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[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 刘丽  张立  蔡靖  赵涵  程永琴  姜在民  
【目的】研究植物遭受不同程度干旱胁迫时,其水力学特性的变化及响应,以及复水后植物栓塞修复能力,为植物应对干旱环境的能力提供水力学依据。【方法】以84K杨扦插苗为研究对象,进行渐进的控水处理,根据植株形态特征的变化,分别控水至植株叶面积停止生长、整株萎蔫、50%的叶片死亡及全部叶片死亡4个阶段,而后各阶段植株均进行复水至新生叶片长出。分别在控水和复水处理完成后,测定各阶段植株的木质部水势、叶水势、栓塞脆弱性、枝条导水率及栓塞程度(PLC)等水力学特征,同时测定导管直径、导管连接度及导管抗垮塌能力等木质部解剖结构特征。【结果】随着干旱胁迫程度加剧,84K杨叶水势及木质部水势均降低,栓塞加剧,栓塞脆弱性减小,木质部导管直径较对照组显著减小,导管连接度及导管抗垮塌能力显著增大。当植株有50%的叶片死亡时,茎的PLC为44%,当叶片全部死亡时,茎的PLC达65%。复水10~24 d后,各干旱阶段植株木质部水势及叶水势均恢复至对照组水平,茎的导水率均有所增加,栓塞程度均降低,当茎的PLC恢复至28%~37%时,植株顶端重新展开了3片新叶。叶片全部死亡的植株复水至长出新叶时,茎的PLC显著减少,但植株直径并未增大,即复水阶段没有新生导管参与导水过程,表明茎导水率的恢复是由于发生了栓塞修复。【结论】干旱胁迫会对植物水力特性造成不利影响,但植物也会通过改变木质部结构特征来适应环境。植物在维持叶片存活与茎导水能力之间存在一定的权衡,干旱胁迫下会牺牲叶片来维持茎的导水率。但当干旱胁迫解除后,植物的水力学特性也能得到恢复,即使整株叶片死亡的植物,复水后仍能恢复生长,叶片死亡并不能作为判断植物死亡的指标。植物恢复生长与茎导水率恢复之间存在很强的相关性,栓塞能否修复是植物经历干旱后能否存活的主要因素。
[期刊] 林业科学  [作者] 江成  周厚君  赵岩秋  何辉  楚立威  宋学勤  卢孟柱  
【目的】钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(CDD)具有消化单链和双链DNA的活性,但CDD对水分等胁迫的响应尚未明确。本研究以CDD转基因银腺杨84K为材料,分析在干旱和高盐胁迫条件下CDD在84K杨生长中的作用,探讨CDD对干旱和高盐胁迫的响应,可为揭示杨树CDD基因在抗逆中的作用提供参考。【方法】以过表达PtoCDD和敲除PagCDD转基因银腺杨84K组培苗为材料,对其进行模拟干旱和高盐处理,分析其受干旱、高盐非生物胁迫条件下的表型变化,包括植株高、不定根数目。通过切片观察,分析不同处理条件下茎段木质部大小变化。利用qRT-PCR分析在不同处理条件下CDD转基因植株中水通道蛋白基因(PIP)的表达。【结果】与84K对照相比,在正常条件下CDD转基因植株株高没有显著差异,而干旱、高盐条件下CDD缺失突变体植株显著高于对照和CDD过表达植株,而过表达植株极显著低于对照及突变体。说明CDD过表达增强了杨树对干旱、高盐的敏感性,而敲除CDD后降低了杨树对干旱、高盐的敏感性。组织切片分析显示,在正常条件下木质部细胞层数呈现CDD过表达>对照84K>CDD缺失突变体,而在干旱、高盐条件下木质部细胞层数为CDD过表达对照84K>CDD过表达,且差异均达到显著水平或极显著水平,而干旱条件下差异不显著。表明CDD差异表达引起的不定根数目上的变化在一定程度上反映了杨树对干旱和高盐胁迫的敏感性。qRT-PCR分析显示,CDD过表达和CDD缺失突变体植株中均表现出多个PIP基因诱导高表达。表明CDD的表达变化可引起PIP基因不同成员的诱导表达,从而改变杨树的水分利用。【结论】杨树CDD的缺失或过量表达引起不定根数目的变化,同时改变了杨树的水分利用,影响对干旱和高盐胁迫的敏感性,导致胁迫下生长的变化。上述结果表明CDD参与杨树响应干旱和高盐胁迫过程。
[期刊] 林业科学  [作者] 王林  代永欣  郭晋平  高润梅  万贤崇  
【目的】通过分析刺槐在干旱和复水过程中水力学性状和非结构碳(NSC)储藏的变化,研究在水力学失败和碳饥饿对刺槐苗木的影响,以探讨在经历导致落叶的严重干旱胁迫之后叶片恢复的影响因素。研究的结果可以阐明刺槐干旱和复水过程中水力学结构和碳代谢的交互作用方式,同时为揭示干旱半干旱地区刺槐衰败死亡的生理学机制提供思路和试验证据。【方法】测定3年生刺槐苗在严重干旱导致落叶后和复水后叶片长成时的小枝凌晨和正午水势、枝条正午气穴栓塞、叶片最大光合速率和气孔导度、单株叶面积、枝条和根的非结构碳含量,测定严重干旱后刺槐枝条的栓塞脆弱性,并比较复水后茎干基部和上部新发叶片的叶面积、比叶质量和光合作用及新发小枝的凌晨...
[期刊] 华北农学报  [作者] 蔡丽艳  孙启忠  李志勇  李鸿雁  师文贵  刘磊  
采用温室模拟干旱胁迫-复水法,研究不同干旱程度对6份扁蓿豆种质材料幼苗生理特性的影响,分别于连续干旱胁迫1,4,7,10 d以及复水2 d后,对其叶片相对含水量、细胞膜透性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量5个抗旱生理指标进行测定分析,结果表明:扁蓿豆叶片相对含水量随干旱胁迫程度增强而降低,在复水后快速恢复;细胞膜透性、丙二醛含量及可溶性蛋白含量随干旱程度的增加而升高,而脯氨酸含量则呈先下降后上升的趋势;5个生理指标中脯氨酸含量对干旱胁迫最敏感。采用欧氏距离法对5个生理指标进行综合聚类分析,将6份扁蓿豆种质材料划分为3个抗旱等级,即相对抗旱的包括MR4和MR5;中等抗旱的包括MR1、MR...
[期刊] 浙江农林大学学报  [作者] 周欢欢  傅卢成  马玲  赵亚红  张汝民  高岩  
以‘波叶金桂’ Osmanthus fragrans ‘Boyejingui’幼苗为材料,采用人工控制水分模拟干旱及复水的处理方法,对‘波叶金桂’在抗旱防御反应系统中渗透调节物质和抗氧化酶的生理响应调控机制进行了研究。结果显示:随着干旱胁迫时间延长,叶片相对含水量和叶水势均下降,干旱胁迫20 d时分别比对照降低了28.0%和76.9%(P<0.05),POD活性比对照增加了1.36倍(P
[期刊] 草业科学  [作者] 崔婷茹  于慧敏  李会彬  边秀举  王丽宏  
本研究以狼尾草(Pennisetum alopecuroides)新品系LS-1为试验材料,研究在土壤干旱胁迫及复水条件下叶片相对含水量(RWC)、根冠比(R/S)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量的变化情况,探讨干旱胁迫对狼尾草生物学特性、叶片保护酶活性和渗透调节物质的影响,为优良抗旱品种选育提供理论依据。结果表明,随着土壤干旱胁迫时间的延长,狼尾草幼苗叶片相对含水量减小,根冠比增大,SOD和POD活性在土壤含水量降到5%时显著增强(P<0.05),脯氨酸
[期刊] 林业科学  [作者] 游韧   邓湘雯   胡彦婷   欧阳帅   陈亮   项文化  
树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程,不仅可以改变森林的结构和功能,还可能影响森林管理决策。在干旱胁迫条件下,树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象,从而导致树木的死亡。但是在干旱胁迫环境下,树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明,这一科学问题也是当前世界的前沿问题。树木的干旱致死机制至少有3种假说:水力失效、碳饥饿和生物攻击假说。水力失效假说认为在干旱胁迫环境下,树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡;碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下,气孔紧缩甚至关闭,树木不能进行光合作用产生有机物,但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢,使得树木自身可利用碳耗竭;生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等,使得树木易受到昆虫和病原体的攻击,从而导致树木的死亡。3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象,但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述。然后,讨论长期干旱胁迫对树木生长发育、蒸腾作用的影响,以及由此产生的非结构性碳水化合物动态变化,探讨干旱致死过程中树木各个器官生理机制,并总结干旱—复水过程中树木的生理生态变化的研究进展。研究表明,水力失效假说仍然是干旱胁迫下树木死亡的主要假说,而树木体内非结构性有机碳的变化对树木死亡的贡献率未确定。干旱后复水能够使植物的生理功能得到恢复,可在一定程度上弥补干旱对植物造成的伤害,对树木的形态特征、生理特征都造成影响。本文还对未来树木死亡的研究方向提出建议,旨在为今后树木的合理种植经营提供建议。
[期刊] 草业科学  [作者] 刘文瑜  何斌  杨发荣  吕玮  王旺田  黄杰  魏玉明  金茜  陈玉祥  
为研究干旱胁迫和复水对不同品种藜麦(Chenopodium quinoa)幼苗叶片叶绿素荧光参数和活性氧代谢的影响,本研究以‘陇藜1号’(L-1)、‘陇藜2号’(L-2)、‘陇藜3号’(L-3)和‘陇藜4号’(L-4)为供试品种,干旱处理10 d后进行复水处理24 h,测定叶片叶绿素荧光参数、丙二醛(MDA)、O2·-产生速率及抗氧化酶活性,采用主成分分析法筛选耐旱性评价指标,并采用隶属函数法对不同品种藜麦耐旱性进行综合评价。结果表明,干旱胁迫处理下,藜麦品种L-1、 L-3和L-4幼苗叶片叶绿素荧光参数Fo和Fm较对照(CK)分别下降了18.03%、 18.22%、 7.72%和16.25%、18.96%、 10.64%,供试4个藜麦品种幼苗叶片Fv/Fm和Fv/Fo分别较CK下降了5.00%、 10.43%、 8.06%、 4.78%和16.84%、30.71%、25.44%、15.76%,非光化学淬灭系数(NPQ)得到显著提高,MDA含量和O2·-产生速率均较CK显著升高了105.88%、62.86%、58.13%、156.20%和112.51%、66.45%、130.45%和88.20%,同时叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著增强。复水后,不同品种藜麦幼苗叶片Fo、Fm、Fv/Fm、Fv/Fo及NPQ均恢复至干旱胁迫处理前水平,MDA含量和O2·-产生速率较干旱胁迫处理虽有下降,但未恢复至干旱胁迫处理前水平,抗氧化酶SOD活性弱于CK,POD、CAT和APX活性仍高于处理前水平。说明复水处理后植株通过调节体内抗氧化酶水平,清除活性氧的积累,从而增强叶片光合作用,缓解干旱对藜麦幼苗生长造成的有害影响。隶属函数法分析显示4个供试品种中陇藜1号耐旱性最优。本研究从生理学角度明确了干旱复水对藜麦幼苗生长的影响,为旱区种植藜麦提供了理论依据。
[期刊] 西南农业学报  [作者] 陈检锋  陈华  李在凤  王攀磊  尹梅  刘俊  付利波  洪丽芳  苏帆  王志远  
【目的】探讨云南省云瑞系列12个玉米杂交品种在对干旱胁迫及旱后复水的响应,为玉米抗旱及弹性恢复机理研究、品种选育及云南省玉米春季播种用种选择提供理论依据。【方法】在遮雨棚内,采用PVC管栽法测定云瑞系列12个杂交玉米品种在极端干旱中期、末期及胁迫结束后复水处理下的地上及地下响应特征,并对各个指标及系数进行主成分分析。【结果】干旱胁迫下各玉米品种的地上干重、地下干重、根表面积及根体积均比对照下降,且各指标与对照比值随胁迫时间的延长而下降。在复水后玉米出现补偿生长,各指标均有所恢复。在干旱胁迫第30天,抗旱性较强的品种包括云瑞6、云瑞10、云瑞21、云瑞47、云瑞88、云瑞68。在干旱胁迫天数增加至60 d时,云瑞505、云瑞999、云瑞21、云瑞2、云瑞7则表现出更高的抗旱性;在复水后,云瑞21、云瑞68、云瑞8、云瑞7、云瑞2表现出较强的恢复力。【结论】云瑞21在极端干旱复水后,仍能够更有效地恢复生长能力,能更好地抵御干旱,具有较高的弹性恢复力,保证稳定的玉米生物量及产量,该品种可作为云南春播时期遭遇严重干旱时的玉米抗旱品种推广应用。
[期刊] 浙江林学院学报  [作者] 应叶青  郭璟  魏建芬  晏金凤  路英  方伟  
干旱胁迫是影响植物生长发育及园林应用的重要因子。为掌握红秆寒竹Chimonobambusamarmorea f.varie gata的抗旱能力及其抗旱机制,于温室内测定了其自然干旱及复水后的叶绿素(Chl)质量分数、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)质量摩尔浓度。结果表明:随着干旱胁迫时间的延长,叶绿素质量分数从4.470mg·g-1降到1.807mg·g-1,干旱处理30d后一直比较稳定。随着干旱胁迫加强,CAT和SOD活性、丙二醛质量摩尔浓度均呈增加的趋势,在处理30d后。CAT和SOD活性均维持在较高且稳定的水平,丙二醛质量摩尔浓度在40d时达到最高...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 王生毅  邓西平  薛崧  薛思林  
以 Hg Cl2 作为水通道蛋白的抑制剂 ,采用根压液流法测定干旱、未干旱胁迫下西红柿的根系水导速率和根系水分介导常数 (Lp)。结果表明 ,用 5 0 ,10 0μm ol/ L Hg Cl2 处理根系 ,未干旱胁迫株根系水导速率分别较对照下降了 4 6 .7%和 6 5 .6 7% ,用 5 0 0 ,10 0 0μmol/ L ME处理 ,可分别恢复到对照的 88.6 %和 80 .5 9% ;同样条件下干旱胁迫株根系 ,水导速率分别较对照下降了 4 0 .6 7%和 5 8.82 % ,并相应恢复到对照的 72 .0 3%和 79.4 1% ;并且干旱胁迫株根系在 0 .1~ 0 .3...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)  [作者] 赵英  赵凯丽  朱宇林  仇明月  任琪  吴敏  
[目的]研究干旱及复水处理对红背山麻杆生长及生理特性的影响,为防治红背山麻杆灌丛退化以及喀斯特地区乡土树种选育提供理论依据。[方法]以1年生红背山麻杆扦插苗为试验材料,采用盆栽试验,通过自然干燥法,对红背山麻杆进行14,28,42 d干旱胁迫,并对干旱胁迫42 d的植株进行为期5 d的复水处理,以正常供水处理的红背山麻杆为对照组(土壤含水率(24.4±1.23)%),比较干旱与复水条件下红背山麻杆生长指标,叶绿素、丙二醛(MDA)、渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白)含量以及抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性的变化情况。[结果](1)随着干旱胁迫时间的增加,红背山麻杆株高、单叶面积、总生物量总体上均低于对照组,根冠比高于对照组;复水后红背山麻杆单叶面积、总生物量与对照差异不显著,株高显著低于对照组,根冠比仍显著高于对照组。(2)随着干旱胁迫时间的增加,红背山麻杆叶绿素a、b、a+b含量和a/b均先升高后降低,以上指标总体上均高于对照组;与干旱胁迫42 d时相比,复水后以上叶绿素参数均增大,且与对照组差异不显著。(3)干旱胁迫14~42 d时,红背山麻杆叶片和根系MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及SOD、POD、CAT活性总体上均高于对照组;与干旱胁迫42d时相比,复水后红背山麻杆叶片、根系MDA、可溶性糖和可溶性蛋白含量以及SOD、POD、CAT活性均降低,但仍高于对照组。[结论]干旱胁迫与复水对喀斯特地区红背山麻杆生长及生理特性有明显影响;干旱胁迫42 d后复水,红背山麻杆根系的恢复能力优于叶片,可以选育根系较为发达的红背山麻杆品种以适应喀斯特地区恶劣的干旱环境。
[期刊] 林业科学研究  [作者] 舒文波  赵树堂  章晶晶  周艺华  卢孟柱  
生长素及其信号转导系统对植物的生长发育具有重要的影响。本研究从银腺杨‘84K’(PoPulus alba×P.glandulosa cl.‘84K’)中分离了生长素受体基因Ptr Fbl1,利用PMdc32构建了PMdc32-Ptr Fbl1超量表达载体,并通过遗传转化获得了超量表达植株17个。对温室定植的3个转基因株系和对照植株的根系、生长量和光合指标等性状分析结果显示:转基因株系总根长和总根面积达到显著或极显著差异,而根系干质量、平均不定根系长度、平均不定根直径差异不显著;株高、平均节间长、地径和高径比皆高于对照,且大多数转基因株系达到显著差异;除气孔限制值(ls)低于对照外,气孔导度(c...
[期刊] 林业科学研究  [作者] 葛晓兰   杜久军   张磊   曲冠证   胡建军  
[目的 ]分析PeERF1基因在胡杨干旱胁迫下的作用和PeERF1转基因植株抗旱的生理适应机制,为进一步研究该基因在木本植物中的抗旱调控机制奠定基础。[方法 ]以胡杨为材料进行20%PEG6000模拟干旱(0、12和24 h)处理,对胡杨PeERF1基因进行时空表达模式分析。以非转基因(WT)、过表达35S::PeERF1转基因植株(PE)、显性抑制35S::PeERF1-SRDX转基因植株(SE)为试验材料,采用不同浓度PEG6000(对照组,20%)处理WT、PE和SE模拟干旱胁迫,并对其进行表达模式、生长性状和生理指标分析。[结果 ]研究结果表明PeERF1基因在胡杨叶中的表达水平最高,其次是茎和根。在正常状态下,转基因植株和WT生长性状、叶绿素含量、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)和过氧化物酶(POD)含量变化不大。在20%PEG6000处理后,PE转基因植株比WT表现出更好的生长状态,PE转基因植株的叶绿素含量、CAT和POD含量高于WT,PE转基因植株MDA含量低于WT。而SE转基因植株则表现出相反的性状。[结论 ]本研究结果初步显示干旱胁迫下,PeERF1基因转基因植株生长状态、叶绿素含量、过氧化氢酶、丙二醛和过氧化物酶等相关生理指标均发现显著变化。PeERF1对转基因杨树响应干旱起到了正向调控的作用。
[期刊] 北京林业大学学报  [作者] 梁青兰   韩友吉   乔艳辉   谢孔安   李双云   董玉峰   李善文   张升祥  
【目的】本研究以10个黑杨派无性系为试验材料,研究其在干旱胁迫下的生长、生理生化特性的变化规律,分析不同无性系的抗旱能力,筛选出抗旱性强的优良无性系,旨在为干旱立地杨树品种选择提供依据。【方法】利用盆栽试验的方法模拟干旱胁迫,共设置4个水分梯度,测定10个无性系在不同缺水程度下的9个指标变化,探究不同程度的干旱胁迫对各无性系生长及生理指标的影响。【结果】持续干旱胁迫下,10个无性系之间的苗高增量、地径增量和生物量增量差别明显,其中无性系1733和1627与对照2025差异显著。除无性系1716外,其余各无性系的叶绿素含量呈先上升后下降的趋势,在轻度干旱时小幅度增加,在中度干旱和重度干旱时下降。各供试无性系叶片的细胞膜透性随干旱时间的延续呈升高趋势,在重度干旱胁迫下,细胞膜通透性增至最大,增幅最大是无性系1716、1722,增幅最小的是无性系1733、1641。丙二醛含量表现出先升高后下降的变化规律,在中度干旱时含量最高;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先升后降,在中度干旱下活性最大,与正常供水相比,无性系1627和1733的SOD活性升高幅度最大,无性系1733和1641的POD活性升高幅度最大。渗透调节物质积累随干旱程度的加重逐渐升高,在重度干旱下,游离脯氨酸(Pro)含量和增大幅度最高的均是无性系1627和1733,与对照2025差异显著。主成分分析表明,在重度干旱胁迫条件下,10个无性系的抗旱能力强弱依次为1733、1627、I-107、1641、1640、1725、1723、2025、1716、1722。【结论】干旱胁迫下10个无性系的各项指标变化不同,根据主成分分析结果,初步认为无性系1733和1627具有较强的抗旱性,可作为干旱立地的试验材料进行进一步研究。
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