小麦抗旱生理生化和分子生物学研究进展与趋势

进入21世纪的人类所面临的最主要挑战之一是粮食短缺与品质改良。中国是农业大国,形势更加严峻。小麦是我国第二大主要作物,其产量与品质直接关系到国计民生。随着全球气候变暖,制约小麦产量的环境因素更加复杂。其中小麦抗旱生理生化与分子生物学研究将为解决上述问题提供有力的理论支撑。随着水稻、玉米基因组序列的完成与启动,这方面的作用将更加显著。本研究结合已有工作,论述小麦抗旱生理生化和分子生物学及生物技术研究进展与趋势。

时间序列分析在辽宁朝阳地区干旱灾变中的应用

介绍时间序列分析的应用,并综合运用时间序列分析对辽宁朝阳地区干旱年份进行预测。经检验,平稳时间序列模型可预测干旱灾害发生的时间,并具有较高的精度,在此基础上提出若干抗旱措施,为辽宁朝阳地区干旱研究及其治理提供依据。

灰色灾变理论在宁南山区干旱气候预测中的应用

在分析宁南山区干旱气候特征及其对农业生产影响的基础上 ,借助灰色灾变理论分别建立了春旱、夏旱、秋旱、春夏连旱、夏秋连旱、全年旱等六种干旱类型的 GM( 1 ,1 )预测模型 ,并对 2 0 0 0～ 2 0 2 0年的干旱气候做出预测。经对 2 0 0 0年和 2 0 0 1年预测结果验证 ,吻合性良好。此外 ,提出了宁南山区抗旱防旱的综合农业措施。研究结果可对广大旱区抗旱减灾 ,促进农业生产发展提供科学指导。

转BADH基因水稻幼苗抗旱性研究

为了研究转BADH脱氢酶基因水稻的抗旱性,以受体亲本中花8和水稻旱作品种开系7及陆稻品种白珍珠作对照,于塑料营养钵中培养幼苗至五叶期进行干旱胁迫,测定了转BADH基因水稻品系52-7,51-15幼苗的生理生化变化。结果表明,干旱胁迫下,水稻幼苗细胞膜透性增加,膜脂过氧化产物MDA含量以及氨基酸、可溶性糖和游离脯氨酸含量提高,可溶性蛋白质含量降低,POD活性提高。但52-7和51-15细胞膜透性较小,MDA积累较少,蛋白质、氨基酸含量的变化幅度较小,可溶性糖、游离脯氨酸含量的增加幅度较大,POD和SOD活性较高。52-7,51-15与中花8具有相同的POD同工酶谱,与开系7和白珍珠有差异。干旱胁迫诱导中花8产生3条新酶带而与开系7和白珍珠相同,其他各品种酶谱不变。52-7和51-15的抗旱性强于对照品种。

我国农业应对干旱灾害的技术研究现状及展望

干旱灾害对农业生产的威胁最大,造成农业经济损失较严重。分析了我国农业干旱具有发生频率高、持续时间长、受灾范围广、经济损失大、突发性和季节性较强的特点,从农艺技术、化学调控措施、节水灌溉技术与应急抗旱装备等方面,探讨了目前我国农业应对旱灾的技术研究现状,分析了我国农业生产过程中应对干旱存在的问题,提出今后我国农业应对干旱灾害的研究重点,主要是加强对农作物干旱发生发展规律的研究,大力推广农业节水技术提高作物水分利用效率,加强研发适合区域农业生产特点的应急性抗旱装备,大力开展抗旱预警技术研究与防控预案制定等方面。

巴西橡胶树抗旱机制研究进展

中国橡胶产业经常面临干旱、寒害和风害等环境胁迫的威胁。为了研发新型抗旱栽培技术和抗旱剂以应对干旱对橡胶生产的威胁,支撑橡胶产业发展,本文从栽培技术、生理学和分子生物学3个方面阐述橡胶树抗旱机制的研究进展,并对研发高效、轻简、低成本和环保抗旱剂和抗旱栽培技术提出展望。

马铃薯StSnRK2.1基因克隆与生物信息学分析

SnRK2基因对植物的逆境胁迫具有重要的调节作用,以马铃薯‘陇薯3号’(Solanum tuberosum)为试材,采用RT-PCR方法从马铃薯试管苗中克隆得到1个SnRK2.1基因cDNA,命名为StSnRK2.1,提交GenBank注册,注册号为JX280911。通过生物信息学分析,该基因开放阅读框全长1 008 bp,编码335个氨基酸。预测蛋白质分子量约为37.77 kD,等电点为5.37,蛋白质二级结构预测α-螺旋42.39%,延伸链16.42%,β-折叠7.46%,无规卷曲33.73%,具有疏水性,为膜内蛋白。亚细胞定位显示该基因出现在细胞质及微体中的可能性较大。肽链可能有7处丝氨酸磷酸化位点,2处苏氨酸磷酸化位点,以及3处酪氨酸磷酸化位点,因此推测该基因在植物抗逆中有重要的作用。

海藻提取物的抗旱性研究

对不同提取方法获得的海藻提取物在黄瓜叶面上进行喷施效果试验,测定土壤绝对含水量,抗旱系数,叶片相对含水量,叶片自由水、束缚水含量,相对电导率,脯氨酸含量等指标,采用隶属值法进行数据分析,结果表明在9种海藻提取物中,A2(20%海藻提取液)和A7(50%海藻提取液)组增强作物抗旱性最强,具有作为开发研究的可能性。

水肥处理对赣南脐橙抗旱生理特性及土壤水分的影响

[目的]为建立赣南生态脐橙园抗旱保水技术体系提供依据。[方法]以纽荷尔为试验材料,田间试验采用以水分因子A为主区,肥料因子(壮果肥)B为副区的裂区设计,设8个处理,①A1B1(不覆草,50%有机肥)、②A1B2(不覆草,40%有机肥)、③A1B3(不覆草,30%有机肥)、④A1B4(对照1,不覆草,100%化肥)、⑤A2B1(覆草,50%有机肥)、⑥A2B2(覆草,40%有机肥+60%化肥)、⑦A2B3(覆草,30%有机肥+70%化肥)、⑧A2B4(对照2,覆草,100%化肥)。研究不同水肥处理对赣南脐橙园土壤水分以及脐橙抗旱生理特性的影响。[结果]处理⑦的土壤水分含量较处理④提高18.03%,较处理⑧提高11.71%;叶绿素含量随增施有机肥比例的增加而增加;处理⑥的叶片蒸腾速率较处理④降低4.17%,较处理⑧降低6.12%;处理⑦的叶片光合速率分别较处理④和处理⑧提高3.05%和15.86%。[结论]采用稻草覆盖,结合壮果肥配施一定比例的有机肥有助于保持土壤水分、提高脐橙叶片叶绿素含量和光合速率、降低叶片蒸腾速率。

抗旱复合肥的节水节肥效果研究

将保水剂,有机、无机营养元素等材料和复合肥通过特殊工艺制成抗旱复合肥。通过玉米盆栽试验,在控制水分条件下,对抗旱复合肥的节水节肥性能进行研究。结果表明抗旱复合肥能显著提高盆栽玉米生物量,水分利用率和氮素利用率;与普通复合肥相比,玉米干重增幅为14.8%～27.2%,WUE增幅为39.6%～61.3%,氮素利用率增幅24.5%～45.2%。

半干旱区坡耕地抗旱保水技术集成对大豆水分利用效率的影响

黑龙江省西部半干旱区属典型的东北黑土区,为我国重要的商品粮生产基地。然而,由于地形地貌、气候条件的复杂多变,降水的时空分布不均,以及人类的长期干预造成的生态环境的改变,致使该区连年干旱。干旱及水土流失已成为制约该区经济发展的主要因素。根据黑龙江省西部半干旱区的自然特点,选取了坐水播种和苗期补灌2种抗旱节水技术和垄向区田保水技术,在甘南县国家863试验基地研究了该3项技术的集成对WUE的影响。结果表明,该项技术可以显著的提高大豆的WUE值。

模糊隶属法在苹果抗旱性综合评价中的应用

在干旱条件下,苹果抗旱系数与叶片相对含水量、离体24小时保水力、比叶重、叶片水势、光合速率呈正相关;与叶片水分饱和亏呈负相关。采用模糊隶属法对红星/山定子、国光/山定子、金冠/山定子、秦冠/山定子、红富士/山定子5个品种的6种抗旱生理生态性状作了综合评价,以平均抗旱隶属值为依据对品种抗旱性强弱进行排序。此法简便有效,准确性高。

抗旱用轻型滴灌系统的投资与效益分析

【目的】解决常规固定式滴灌溉系统的单位投资成本相对较高、配套设备的重复利用率偏低、维护管理不便等实际问题。【方法】采用定型化设计、标准化配套和通用化操作的结构设计,研制了具有设备集成度高、成本投资少、功能实用、操作简单、易于推广应用等特点的抗旱用轻型滴灌系统。根据轻型滴灌系统的组成和应用特点,结合农业生产实际需求,研究和优化了系统的总体结构,并进行了成套系统的直接投资、间接投资和年运行费、折旧费等计算,比较分析系统应用后的节本、减灾、增收等效益,并运用投资静态评价指标的计算方法,分析了抗旱用轻型滴灌系统的投资回收年限和益本比。【结果】轻型滴灌系统的最大控制灌溉面积为0.67 hm^2,总投资1 730元/套,年均运行总费用537.50元/hm^2,比常规固定式滴灌系统节约成本45.3%,促进作物产量提高8%~13%,用户整体经济效益提高约25%~30%,投资回收年限为0.71 a,益本比高达1.40。【结论】从经济上充分说明轻型滴灌系统投资合理,能够满足普通农户的实际接受能力,并具有较好的经济效益。

几种引进水土保持优良植物的抗逆性研究

应用盆栽试验与大田试验相结合的方法,对从国外引进的3种豆科植物(多年生香豌豆、美丽鹧鸪豆、犹它甜苕子)的抗逆性进行了试验研究。结果表明:美丽鹧鸪豆极耐旱,抗盐碱性能力极强,在盐碱性较大的沟坝地、河滩地,特别是在黄淮海平原的盐碱化土地上均能正常生长,但由于其物候期相当长,在黄土高原地区难以彻底完成其生育期,故从目前情况来看,不宜在该区推广;多年生香豌豆耐旱、耐寒、耐盐碱,抗逆性强,与对照紫花苜蓿相仿,适宜在黄土高原地区推广种植;而犹它甜苕子抗逆性较弱,暂不宜在该区大面积推广,建议在黄土高原西北部地区进行区域试种后小范围内推广。

2009年飞机人工增雨作业抗春旱效益评估

本文介绍了人工增雨作业效益的一种评估方法——区域雨量对比法,以及该方法在实际业务工作中的应用:统计了2009年春季四川省飞机人工增雨的作业情况,采用区域雨量对比法对每次作业进行效益计算,得出每次作业的影响面积、影响区降水、对比区降水、增雨量、增加的降水量等,根据春旱期间的降水情况与旱情缓解情况,对人工增雨抗春旱的效益进行了分析评估,并尝试计算出缩短春旱的持续时间,给出了评估结论,并对该方法的应用进行了讨论。该评估方法对于人工影响天气业务工作,具有一定的实用性和可操作性。

抗蒸腾剂研究及其在农业中的应用

作物应对干旱胁迫时,气孔在协调蒸腾和光合作用方面起到了关键作用。越来越多的研究者们开始关注气孔行为与植物抗旱能力之间的关系。在农业生产上,研究者们通过不同方式调节气孔运动和改善气孔微环境,在提高作物抗旱性的同时促进作物产量形成。其中提高作物抗旱能力的一种有效方式就是使用抗蒸腾剂。本文介绍了近些年研究较多的成膜型抗蒸腾剂和代谢型抗蒸腾剂的作用机理,并对两类抗蒸腾剂的应用效果进行了比较。最后提出了抗蒸腾剂研究新动向,一是数学模型在抗蒸腾剂研究中的应用,将抗蒸腾剂对植物作用分解为环境因子变化并引入光合作用-蒸腾作用-气孔导度耦合模型,从而建立抗蒸腾剂新品种快速筛选与适用性评估机制的可能性;二是通过红外测温法评估抗蒸腾剂效果,红外测温法能够快速获得大面积植被蒸腾瞬时信息且测温仪便于携带,在田间试验中可用于喷施抗蒸腾剂后作用效果连续观察,并且基于测定数据计算作物水分亏缺指数(CWSI)在抗蒸腾剂改变作物抗旱能力研究方面具有较高应用价值。最后指出未来抗蒸腾剂研究应针对作物不同生育阶段特点与生产要求,建立包括多种抗蒸腾剂品种在内的组合使用方法,进一步扩大抗蒸腾剂应用范围,优化其使用效果。

节水抗旱集成技术对土壤水分及大豆产量的影响

2005年在黑龙江省甘南县进行了节水集成技术(振动深松技术+机械化暗式坐水种技术+苗期补灌技术+坡耕地垄向区田技术)对土壤含水量及其大豆产量影响的试验研究,在全生育期对土壤水分指标及大豆产量进行了观测,对观测数据进行了统计分析。并采用基于熵权的灰色关联法对不同的试验处理进行了综合评价。结果表明:节水集成技术可有效地提高土壤含水量,具有较好的节水作用,同时大豆产量以及水分利用效率增加显著;振动深松和垄向区田情况下的处理6(坐水量83.07 m3/hm2,补水量120 m3/hm2)为最优。

灌溉管路用快速连接件产品的研制及其水力性能

在现有各类连接件结构的基础上,设计出一种灌溉管路用快速连接件产品,该产品整体结构设计合理,操作简单方便,具有快速组装与拆卸的特点,实现了插入自动通水、拔移自动断水的功能。分析快速连接件产品的结构组成和工作原理,并进行水力性能测试。测试结果表明:快速连接件产品具有过水流量稳定、局部水头损失小、插拔灵活性强、密封性能优等特点,能起到降低系统投资和提高工作效率的作用,适用于移动灌溉和抗旱灌溉工程。

高温干旱复合胁迫对构树幼苗抗氧化酶活性和活性氧代谢的影响

近年来,全球气温不断升高,亚热带部分地区夏季高温和临时性干旱现象日益显著,高温与干旱严重威胁着植物的生存与生长。采用盆栽和人工气候室方式模拟不同的温度和土壤水分梯度,研究了高温与干旱复合胁迫对构树幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)与过氧化氢酶(CAT)活性、活性氧代谢和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明:(1)高温或干旱单一胁迫下,构树幼苗SOD、POD、CAT活性增加,复合胁迫下,SOD和POD酶活性高于单一胁迫,且随着复合胁迫时间延长而升高。SOD活性受温度和土壤水分双因素影响极其显著,复合胁迫对SOD活性有一定程度的叠加效应;(2)复合胁迫下,活性氧代谢物与MDA含量均显著高于单一胁迫,表明复合胁迫加剧对植物的伤害。通过改变抗氧化酶活性以减轻膜脂过氧化的伤害作用是有限的。

小冠花抗氧化保护系统对干旱胁迫及复水的动态响应

采用盆栽控水法对小冠花(Coronilla varia)持续干旱胁迫18d后复水,以土壤相对含水量保持在70%～75%的小冠花为对照,在持续控水干旱胁迫第3,6,9,12,15,18d及复水后第3d分别采集小冠花叶片,研究叶片相对含水量(RWC)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及抗坏血酸(AsA)、超氧阴离子(O2-.)含量对干旱及复水处理的动态响应。结果表明:小冠花叶片RWC及SOD,POD,CAT活性在干旱处理的前6d内,APX活性、AsA和O2-.含量在干旱处理的前9d内,均和对照无显著差异;此后,叶片RWC直线下降,在干旱处理第12d时,降至49%,而后又缓慢下降;SOD活性呈上升(9d)-下降(12～15d)-上升(18d)的趋势;POD活性先升(9d)后降(12～18d);CAT活性和O2-.含量增加;APX活性和AsA含量变化一致,呈先升(12～15d)后降(18d)的趋势。但复水后,各指标均能很快恢复至对照水平。说明干旱胁迫对小冠花抗氧化保护系统有重要影响,但此作用和干旱进程密切相关;同时,小冠花对干旱胁迫适应性较强,复水后能很快恢复至正常水平。