高英[1]2003年在《扩张蛋白与旱稻抗旱性关系的研究》文中认为扩张蛋白是一类具有松弛细胞壁功能的多基因家族蛋白，研究表明它在植物整个发育进程中，如器官大小、形态建成、果实成熟及脱落等方面起着重要作用。然而，扩张蛋白对根的生长发育及其在抗旱中的作用机制研究很少。本实验以旱稻为材料，对扩张蛋白在旱稻根中的定位、表达特点及其在抗旱性中可能的作用机理进行了探讨。 本研究根据Gene Bank上登录的两个水稻根中表达的expansin基因OsEXP3、OsEXP5序列各设计一对引物，利用RT-PCR技术从四种抗旱性不同的旱稻IRAT109、旱稻毫格劳、旱稻297、旱稻2号的根系中成功克隆了这两个基因，此结果说明这两个基因在旱稻根中有表达。 通过Northern-blot技术对旱稻根OsEXP3，OsEXP5基因的表达特性进行了研究。结果表明：OsEXP3基因、OsEXP5基因在旱稻根生长的不同阶段mRNA表达量不同，其中OsEXP3基因在3天苗的幼根和20天苗的根中表达量较大，而在8天苗的根中表达量相对较小，且叁种旱稻IRAT109、毫格劳、旱稻2号呈现出了同样的规律。旱稻IRAT109 OsEXP5在3天苗的幼根中表达量较大，而在8天苗的根中几乎不表达；将旱稻IRAT109 8天苗的根用50μmol／l的ABA溶液处理3hr后，OsEXP3和OsEXP5基因mRNA表达量较对照都有所增加；将叁天苗的幼根干旱胁迫1hr，结果OsEXP3基因的mRNA表达量较对照明显增加，干旱胁迫后再复水表达量又基本回复到对照水平，且四种稻作呈现出相同的规律。OsEXP3基因在抗旱性不同的旱稻IRAT109、旱稻毫格劳、旱稻297和旱稻2号根中mRNA表达量不一样，在抗旱性最强的旱稻IRAT109和旱稻毫格劳中mRNA表达量最多，在抗旱性相对差的旱稻297中mRNA表达量较少，在抗旱性最差的旱稻2号中mRNA表达量最少。OsEXP5基因在叁天苗的幼根受到干旱胁迫后，mRNA表达量没有明显变化，干旱后再复水表达量较对照反而减小，但8天苗的根受到干旱胁迫后表达明显。以上实验结果表明OsEXP3、OsEXP5基因参与了旱稻抗旱性的调控，而且是在干旱胁迫条件下旱稻根系生长的不同阶段起作用，其表达受到外界环境因子如干旱、激素ABA的调控。 为了进一步探讨扩张蛋白对旱稻根的可能作用机理，本实验通过蛋白免疫组化定位方法对扩张蛋白在旱稻根的表达部位作了鉴定，结果表明：扩张蛋白在主根伸长区的表皮细胞，外皮层细胞的细胞壁有大量表达，在内皮层细胞，围绕中柱鞘的细胞，及韧皮部和木质部细胞的细胞壁也有表达，在皮层薄壁细胞的细胞壁没有表达。在主根成熟区段，只在表皮和外皮层细胞的细胞壁有表达。不同于主根，侧根和不定根整个横切结构均有大量表达。这些结果一方面从蛋白水平上进一步表明扩张蛋白在旱稻根中有表达，同时说明扩张蛋白参与了旱稻根系的生长发育，而且更可能是促进了旱稻侧根、不定根的生长发育。 本实验利用扩张蛋白抗体及扩张蛋白的转基因烟草研究了扩张蛋白对根系的作用机制，结果表明扩张蛋白主要是促进了侧根、不定根的生长。 综上结果，扩张蛋白主要通过促进侧根与不定根的生长参与了旱稻抗旱性的调控，但其作用机理有待于进一步深入阐明。
付学琴[2]2012年在《东乡野生稻抗旱鉴定指标的筛选和QTL定位研究》文中研究指明干旱是导致水稻减产的重要非生物因素之一,因而培育和筛选抗旱性强的水稻品种是保障粮食供给和水稻生产可持续发展的关键所在。为此,本论文以协青早B//协青早B/东乡野生稻BC1F1o回交重组自交系群体为研究对象进行抗旱性研究,分别测定干旱胁迫和对照条件下苗期和孕穗期的形态、生理和产量等性状指标,并结合隶属函数、主成分分析和逐步回归分析等方法对群体抗旱性进行综合分析,建立水稻苗期和孕穗期抗旱评价体系,同时利用已构建的遗传图谱对东乡野生稻苗期和孕穗期两个生育期抗旱相关性状进行QTL定位分析,深入探讨东乡野生稻在干旱环境下的抗旱分子作用机理。论文获得的主要结果如下：1.采用PEG6000模拟干旱法,在苗期对旱稻、群体及亲本进行抗旱鉴定及综合指标筛选,测定了最大根长、根基粗、根数、茎长、根鲜重、根干重、萎蔫率等10个性状,并利用主成分分析和逐步回归分析法对各株系抗旱性进行综合评价和抗旱鉴定指标筛选。研究结果表明,与抗旱性密切相关的3个指标分别为最大根长、根基粗和萎蔫率,筛选出的这叁个指标可作为水稻苗期抗旱鉴定综合指标。2.根据苗期抗旱性鉴定指标的筛选结果,利用该群体已建立的遗传图谱,对包括最大根长、根基粗和萎蔫率等共10个性状进行QTL定位分析。试验发现在干旱环境下,8个性状共定位到16个QTLs,最大根长、根基粗和萎蔫率这3个性状分别检测到3个、1个和4个QTLs。最大根长的qMRL-4和qMRL-7的加性效应为负值,说明这2个QTLs均来自于东乡野生稻,其总贡献率为11.87%。影响根基粗的QTL(qBRT-7)位于第7染色体的RM11～RM18标记区域内,其加性效应为负值,贡献率为24.11%,表明该位点来自于“东野”并且可能是个主效QTL。萎蔫率的4个QTLs,分别位于第1、7和11染色体上,其加性效应均为正值,其他苗期性状的大部分QTLs加性效应值也为正值,说明这些位点的增效等位基因来自于亲本协青早B,可能是由其自身遗传控制的。3.采用传统干旱棚田间鉴定法评价了上述群体孕穗期的抗旱性,并测定了参试材料在正常水分和干旱胁迫下的株高、单株有效穗数、穗长、每穗总粒数、实粒数、千粒重、结实率、单株产量等性状值。结果表明,相比于非干旱胁迫环境,水稻的性状值在干旱胁迫条件下均有所降低,其中穗长对干旱胁迫表现不敏感,而千粒重对水分胁迫表现为敏感,结实率和单株产量均对干旱胁迫表现为极敏感。此外,实验采用隶属函数值和主成分分析法获得各株系的抗旱综合值,进一步以抗旱综合值为因变量,9个指标性状值为自变量,通过逐步回归分析法建立了评价孕穗期抗旱性的最优回归方程,筛选出结实率、单株产量和千粒重3个抗旱性鉴定指标。4.试验对群体孕穗期的结实率、单株产量和千粒重等多个性状进行QTL定位,共检测到32个QTLs位点,分别位于水稻第1、2、3、7、8、9、10、11染色体上。结实率、单株产量和千粒重3个性状分别定位到了4个、2个和8个QTLs,其中qSR-1和qSR-10的贡献率较大,分别为41.30%和43.48%,加性效应值分别为-12.04、-11.97,可能是两个主效QTL。qGWP-1、qGWP-1a的加性效应值分别为-6.17、-5.16,贡献率分别为33.93%和23.35%,也可能是两个主效QTLs,千粒重的QTLs的加性效应均为负值。由此可见,3个性状的大部分QTLs的增效等位基因均来自“东野”,可见是东乡野生稻等位基因的表达结果,说明东乡野生稻含有抗旱基因。5.对水稻苗期和孕穗期的抗旱综合值(D值)进行相关性分析后发现,二者的相关系数为0.935,达到极显着水平,这说明了苗期与孕穗期抗旱性关系密切,并获得了10个在两个时期都表现强抗旱的株系。6.比较分析苗期与孕穗期的QTL定位结果,发现在苗期与孕穗期都存在一因多效或紧密连锁现象,而且控制孕穗期相关性状的QTL热点区也是控制苗期相关性状的QTL区域,再次说明了苗期和孕穗期的抗旱性紧密相关。7.初步探讨了强抗旱株系和弱抗旱株系孕穗期水分胁迫下的的生理生化特性。研究结果表明,在水分胁迫下,各株系的可溶性糖和脯氨酸含量随着干旱加剧而增加,而且抗旱性强的株系增加的幅度大于抗旱性弱的株系。丙二醛含量也随着干旱加剧而增加,但抗旱性强的株系增加幅度小于抗旱性弱的株系。3个生理指标相对值与株系抗旱系数的相关性分析表明二者显着相关。
王一平[3]2006年在《旱稻种质资源遗传多样性研究》文中研究说明水稻是我国最重要的粮食作物，水资源的日益紧缺严重威胁着我国的水稻生产。旱稻具有较强的抗旱能力，能在干旱缺水地区种植。发掘水稻抗旱资源、提高水稻的抗旱能力、研究水稻抗旱机理已成为目前稻作研究的热点之一。本论文以4个地理来源(包括南美、非洲、中国和亚洲其他)的144份旱稻品种为材料，采用11个形态学性状和38对SSR引物进行遗传多样性研究。研究结果如下：1、抗旱性鉴定表明，旱稻资源中抗旱性强的材料比较多，占旱稻类型38.3％。旱稻不同阶段的抗旱性存在明显的差异，在幼苗期不抗旱的材料中，在复原期发现有27.7％的材料具有较好的耐旱能力。在营养生长期进行抗旱性鉴定时适宜采用复原抗旱性方法。2、表型性状的多样性分析表明，11个性状的方差的差异很大，变异系数在9.5～33.3％之间。11个性状的遗传多样性指数(I)范围为1.747～2.075，平均1.990。各地理类群的遗传多样性指数以亚洲最高。旱籼稻的平均多样性指数(1.967)高于旱粳稻(1.958)，差异不显着。3、SSR分析表明，38对引物共检测到137个等位变异(Ae)，平均每对引物检测到3.6个，Ae范围从2～9。多态性信息含量(PIC)变幅为0.440～0.854，平均0.599。遗传距离范围在0.082～3.638，相似性范围在0.026～0.921。Nei基因多样性指数(He)范围在0.121～0.854之间，平均0.598。旱籼稻的He(0.558)高于旱粳稻(0.415)，差异显着。地理类群间的等位基因数目和Nei基因多样性指数均以亚洲最高。4、AMOVA分析表明，在总变异中，大部分的遗传变异存在于亚种内(76.3％)，亚种间遗传变异占23.7％，亚种间遗传变异极显着。在总变异中，绝大部分的遗传变异存在于类群内(97.2％)，类群间遗传变异只有2.8％，但类群间遗传变异极显着。5、聚类分析表明，基于12个形态性状的欧氏距离的聚类，可以把旱稻聚成5组，但不能按籼粳聚类，也不能按地理类群聚类。基于38对SSR数据的Nei遗传距离的聚类，能较好地将籼粳区分，与六性状分类具有较高的一致性，但不能按地理类群聚类。综上所述，旱稻中具有较多的抗旱性较强的材料，旱稻资源具有丰富的遗传多样性，旱籼稻的遗传多样性比旱粳稻丰富，各地理类群间的种质存在差异。这为我国水稻抗旱节水方面的遗传研究、育种利用以及生产应用提供了物质基础。本研究所提出的复原抗旱性鉴定方法比较适用于水稻营养生长期的抗旱性鉴定，在大规模的资源的抗旱性筛选、抗旱基因定位群体的抗旱性鉴定以及在生产上评价普通水稻品种抗旱性具有重要的应用价值。
孟宪梅[4]2003年在《水稻若干形态、生理指标与品种抗旱性关系的研究》文中研究表明试验于2001年和2002年分别在安徽农业大学试验农场和中国科技大学烟草学院试验农场中进行。采用大田试验，对7个水稻品种设置水、旱两作进行抗旱性的研究。运用了水稻栽培学、植物生理学、植物学、细胞生物学、生物化学及酶学等方法，研究形态、生理、生化、产量等指标与水稻品种抗旱性的关系。主要结果如下： 1 与水稻抗旱性关系密切的一些指标 通过相关分析和逐步回归分析表明：依据于产量，(1)对14个形态指标分析可知：总根数、白根数／总根数比、根体积、地上部分干重／总干重比、根干重等5个指标与水稻品种的抗旱性关系较密切，达极显着水平，检验结果F_总=331.45~(**)、R~2=0.9910、P＜0.01；(2)对10个生理生化指标分析可知：叶绿素a和叶绿素b之比(C_a／C_b)、叶绿素含量、叶片的质膜透性变化、渗透调节物质中游离脯氨酸含量变化、根系活跃吸收面积以及过氧化物酶(POD)等6个指标与水稻品种的抗旱性关系较密切，达极显着水平，检验结果F_总=1342.90~(**)、R~2=0.9983、P＜0.01；(3)对所测定的24个指标进行分析可知：总根数、白根数／总根数比、总干重、地上部分干重／总干重比、叶绿素含量、活跃吸收面积、POD等7个指标与水稻品种的抗旱性关系较密切，达极显着水平，检验结果F_总=582.72~(**)、R~2=0.9949、P＜0.01。 2 抗旱性指标与品种及生育期的关系 分别对总根数、白根数／总根数比、根体积、地上部分干重／总干重比、根干重、总干重、叶绿素a和叶绿素b之比(C_a／C_b)、叶绿素含量、叶片的质膜透性变化、渗透调节物质中游离脯氨酸含量变化、根系活跃吸收面积、过氧化物酶(POD)等11个指标进行方差分析，结果表明：重复之间差异不显着，品种之间、不同生育时期之间、品种与生育时期间的互作都达到差异极显着，P＜0.01。 3 用灰色关联分析综合评价不同水稻品种的抗旱性 由以上分析可知，鉴定水稻品种抗旱性的指标有多种，一个抗旱性强的水稻品种并不是指它在所有的指标上都表现突出，用单一的指标评价水稻品种抗旱性具有片面性。水稻抗旱性是一个综合性状，应该用多个指标进行综合分析，评定结果才能更切合实际。灰色关联分析是一种综合分析方法，可将多个指标综合成一个指标——关联度，根据关联度的大小对品种的抗旱性进行排序。以期对不同品种的抗旱能力作初步评价，为水稻的抗旱育种和栽培提供理论依据。在供试品种中，初步认为品种扬稻6号的抗旱性最强，汕优63次之，而西光抗旱性最弱。
敬礼恒, 刘利成, 梅坤, 陈光辉[5]2013年在《水稻抗旱性能鉴定方法及评价指标研究进展》文中研究指明抗旱性水稻材料的鉴定筛选是培育抗旱性水稻的一个重要方面。概述了国内外评定水稻抗旱性的常用鉴定方法与评价指标,综合分析了各研究方法的优劣性。并根据前人们对各种抗旱性指标的研究结果,指出了使用单一的抗旱性评价指标的局限性,应构建形态、生理、生化等方面筛选的综合性指标体系来正确评价水稻的抗旱性。
田魏龙[6]2010年在《沙棘六个种（品种）对干旱胁迫的响应》文中提出沙棘是中国叁北地区分布极为广泛的一种乡土树种,具有显着的生态效益、社会效益和经济效益。随着沙棘研究的不断深入,沙棘资源的开发与利用已引起了社会各界越来越广泛的关注。但是目前我国对于沙棘的研究主要集中于沙棘生态效益、生物化学成分和经济利用价值等方面,而对于沙棘在逆境胁迫下适应性的研究则较少,特别是关于沙棘不同品种在干旱胁迫条件下不同生理生化指标的变化规律还有待进一步深入研究。基于以上现状,本文选取甘肃省张掖市种植较为广泛的中国沙棘、辽阜一号、辽阜二号、浑金、橙色、齐棘这六个种(品种)的沙棘,对各种(品种)沙棘在干旱胁迫下的光合速率、蒸腾速率、叶片含水量、临界饱和亏、叶绿素含量、丙二醛含量、游离脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、细胞膜相对透性等生理生化指标的变化情况进行了测定。同时运用隶属函数值法和主成分分析法对各种(品种)的抗旱性进行了评价,运用聚类分析法对六个种(品种)的沙棘进行了分类。通过以上研究,得出以下结论:①六个种(品种)的沙棘的光合速率和蒸腾速率均具有明显的日变化。在6月胁迫初期,各种(品种)光合速率日变化均呈双峰型曲线,有明显的“光午休”现象,分别于11:00和15:00出现两次高峰,而在13:00左右降至最小值;除橙色外,其余五个种(品种)的沙棘蒸腾速率日进程曲线近似为单峰型,峰值出现在11:00左右。经过干旱胁迫后,9月份各品种的光合速率和蒸腾速率均下降;辽阜一号、齐棘、浑金、中国沙棘四个种(品种)的沙棘光合速率曲线为双峰型,辽阜二号、橙色两个品种光合速率日变化曲线为单峰型,其峰值出现于11:00左右;各种(品种)蒸腾速率日进程曲线此时表现为双峰型,最大值分别出现在11:00和15:00左右,最小值出现在13:00左右。各种(品种)间,辽阜一号和辽阜二号的光合速率和蒸腾速率值最高,而浑金的光合速率和蒸腾速率在六个种(品种)中最低。②随着干旱胁迫的加剧,各种(品种)的叶片含水量下降,临界饱和亏值上升。在整个干旱胁迫的过程中,各种(品种)的叶片含水量较为稳定,维持在46.68%~69.34%之间,齐棘、浑金、橙色叁个种(品种)的含水量较低,辽阜二号的叶片含水量为各种(品种)最高。中国沙棘的临界饱和亏值最大,齐棘在后期临界饱和亏为各种(品种)最低,说明其易受干旱胁迫影响。③六个种(品种)沙棘叶片中的叶绿素a、叶绿素b的含量均随着干旱胁迫的加剧而下降,类胡萝卜素含量呈现先升后降的趋势。辽阜一号的叁种色素含量在六个种(品种)中最高,橙色的叁种色素含量最低。④各种(品种)游离脯氨酸含量随着干旱胁迫的加剧均表现为持续增大的趋势,辽阜一号、辽阜二号、中国沙棘的游离脯氨酸含量较高。⑤随着干旱胁迫强度的增加,SOD活性与POD活性变化趋势相近,呈现出先升后降的变化趋势。在整个胁迫过程中,辽阜一号、辽阜二号、中国沙棘叁个种(品种)SOD活性与POD活性均较高,齐棘的POD活性与SOD活性则一直最弱。在后期辽阜一号、辽阜二号、中国沙棘叁个品种SOD活性下降较其他种(品种)缓慢,说明它们维持SOD活性的能力较强,抗旱性较好。⑥在整个胁迫过程中,各种(品种)沙棘叶片MDA含量均有不同程度的积累,且随着胁迫的加剧,各种(品种)沙棘叶片MDA含量增幅变大,说明沙棘叶片膜系统受伤害程度逐渐增强。橙色、浑金、齐棘叁个品种的MDA含量一直处于较高水平,而辽阜一号与辽阜二号的MDA含量在整个胁迫期均较低,说明这两个品种膜系统伤害轻,抗旱性较强。⑦随着干旱胁迫程度的加剧,各种(品种)沙棘的细胞膜透性均呈持续增大趋势,整个胁迫过程中细胞膜透性由小到大依次为:辽阜二号、辽阜一号、中国沙棘、齐棘、浑金、橙色,说明辽阜二号抗旱性最好,而橙色在干旱胁迫条件下受伤害程度最重,其抗旱性最差。⑧本研究中,各种(品种)沙棘在干旱胁迫下所测大多数指标表现出在胁迫初期各指标值相近,而随着胁迫程度的加剧变幅和差异性增大的趋势。说明在轻度水分亏缺时,沙棘具有一定的适应性,从而能够保持各指标变动较小,而当胁迫程度超过沙棘自身调节的限度后,干旱胁迫对沙棘伤害加重,因此指标变幅随着胁迫程度的加剧而增大。⑨通过运用主成分分析法与隶属函数值法对六个种(品种)沙棘抗旱性进行评价,两种方法评价结果一致,得出六个种(品种)沙棘抗旱性由强到弱的顺序依次为:辽阜二号>辽阜一号>中国沙棘>橙色>浑金>齐棘。通过聚类分析,可将六个种(品种)沙棘分为如下两类:第一类为辽阜一号、辽阜二号、中国沙棘叁个种(品种),第二类为橙色、浑金、齐棘叁个种(品种)。由层次聚类谱系图可知,辽阜一号与辽阜二号的抗旱性在六个种(品种)中最强且性质相近,而中国沙棘的抗旱性略差于辽阜品种,但优于其他叁个品种。同时,通过对抗旱性评价指标的选取、抗旱性评价方法的选择、沙棘优良品种的选育叁项内容的讨论,提出了以下建议:抗旱性评价的指标体系应该以多指标、多角度、广范围的原则进行指标的选取;抗旱性评价的方法,应加强考虑各指标之间的相关系数,筛选出具有代表性和显着重要性的指标,然后进行评价,以保证评判方法合理,评判结果可靠。而沙棘优良品种的选育要综合考虑沙棘各种效益、果实品质、逆境适应性等因素,以达到稳产、高产的目的,更好的发挥沙棘的效益。文章最后对沙棘资源的利用前景进行了展望。
吕家强, 吴磊, 陈展宇[7]2017年在《旱作条件下陆稻、水稻叶片渗透调节物质含量及抗氧化酶活性变化》文中指出为探讨旱作条件下陆稻、水稻品种叶片渗透调节物质含量及抗氧化酶活性的变化规律,分别选择3个陆稻、水稻品种为试验材料,田间旱作,测定各生育时期叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明:在整个生育时期,旱作条件下水稻品种表现为可溶性蛋白、脯氨酸含量均低于陆稻品种,成熟期叶片内可溶性糖含量水稻品种高于陆稻品种,SOD、CAT活性陆稻品种均高于水稻品种;在苗期、灌浆期和成熟期,陆稻品种叶片SOD、CAT活性与脯氨酸、可溶性糖含量呈显着或极显着正相关,而水稻品种相关性不显着,陆稻通过提高叶片抗氧化酶活性,大量合成渗透调节物质,提高植株抗旱能力。
周小梅[8]2008年在《渗透胁迫下水稻体内多胺代谢及其生理功能研究》文中指出以水稻品种旱116、嘉早935和湘早籼32号为材料,不同浓度的PEG6000模拟自然干旱及自然干旱对水稻进行渗透胁迫处理,添加多胺及多胺合成抑制剂等外源物质,研究了渗透胁迫下水稻生长,多胺代谢,活性氧及相关酶活性的变化及多胺在渗透胁迫信号转导过程中的地位,探讨了多胺在水稻适应渗透胁迫过程中的生理调节功能,主要研究结果如下:1、渗透胁迫促进水稻幼苗根系干物质的积累和根冠比的增大,在渗透胁迫下水稻幼苗体内的Put、Spd和Spm含量明显上升,且抗旱性强的旱116的上升幅度明显大于湘早籼32号,Put、Spd和Spm含量与根冠比呈一定的正相关,表明Put、Spd和Spm参与了水稻幼苗对渗透胁迫的适应性代谢。外源Spm处理增加了水稻体内Put、Spd和Spm的含量,减缓渗透胁迫对水稻的伤害,而多胺合成抑制剂MGBG和D-Arg处理则明显抑制水稻体内Put、Spd和Spm含量的上升,加重渗透胁迫的伤害程度,外源Put能明显逆转D-Arg的抑制效应。渗透胁迫下水稻幼苗体内Put、Spd和Spm含量的变化可作为苗期抗旱性的鉴定指标。2、渗透胁迫诱导水稻胚芽鞘和幼根中的Put、Spd和Spm含量的上升,对抗旱性强的旱116和嘉早935的促进作用更明显,外源MGBG和D-Arg抑制渗透胁迫下水稻体内Put、Spd和Spm含量的上升,加重渗透胁迫对胚芽鞘和幼根的伤害程度,而外源Spd处理明显促进胚芽鞘中Put、Spd和Spm含量的升高,减轻渗透胁迫的伤害。外源Spd处理虽明显促进幼根中Put、Spd和Spm含量的升高,但却加重渗透胁迫的伤害程度。渗透胁迫下胚芽鞘中PAs含量的变化可作为水稻芽期抗旱性鉴定的生理指标。3、对分蘖期进行渗透胁迫主要影响水稻的分蘖数,进而影响后期的产量。在渗透胁迫,外源Spm及MGBG的处理下,旱116叶片中Put、Spd和Spm的含量与分蘖数的变化率及抗旱系数呈极显着的正相关,表明在渗透胁迫下Put、Spd和Spm含量的上升有利于提高分蘖期水稻的抗旱性,与苗期的试验结果相一致。渗透胁迫下水稻叶片中Put、Spd和Spm含量的变化可作为分蘖期抗旱性的鉴定指标。4、渗透胁迫下水稻体内PAO活性随Put、Spd和Spm含量的变化而变化,且呈一定的正相关,细胞壁结合态PAO活性明显高于游离态PAO,是游离态PAO活性的9.8-15.65倍,且具一定的相关性(R=0.952),表明水稻体内PAO绝大部分定位于细胞壁上。5、在渗透胁迫,外源Put和MGBG的处理下,水稻幼苗叶片中SAMDC、ADC活性的变化与Put、Spd和Spm含量变化趋势基本一致,而ODC活性基本上没有明显变化,表明渗透胁迫下水稻幼苗叶片中Put的合成主要是经ADC的脱羧而形成。6、渗透胁迫诱导水稻叶片中Put、Spd和Spm含量的上升,促进叶片中SOD、POD的活性的升高及Vc的含量的增加来降低H_2O_2和丙二醛的水平,降低活性氧对水稻幼苗的伤害。7、渗透胁迫下水稻幼苗根中Put、Spd和Spm的积累受ABA、NADPH氧化酶产生的活性氧和Ca~(2+)的调节,Put、Spd和Spm可调节质膜NADPH氧化酶活性,表明可能存在Osmotic Stress→ABA→PAs→NADPH oxidase→H_2O_2→Ca~(2+)的信号转导途径,Put、Spd和Spm与NADPH氧化酶产生的活性氧及Ca~(2+)水平之间可能存在有交叉对话,Ca~(2+)与活性氧也存在交叉对话。
张自常[9]2012年在《水稻高产优质节水灌溉技术及其生理基础》文中指出水稻是我国最大的粮食作物,也是农业上第一用水大户。随着人口的增长、城镇和工业的发展以及环境污染的加重,一方面为满足人口的增长需要不断增加粮食产量,另一面在不断增加粮食的同时需要应对水资源的减少。因此,研究水稻高产优质节水灌溉技术,对保障我国粮食安全、提高人们的生活质量和节约水资源,具有十分重要的意义。本研究分析了不同节水灌溉技术对水稻产量和品质的形成特点及其生理机制。主要结果如下：1、畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉对水稻产量与品质的影响以扬稻6号(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料,自移栽至成熟设置畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉(土壤水势达到-15kPa再灌水)处理,以常规灌溉为对照,研究不同灌溉方式对产量与品质的形成影响。结果表明,与对照相比,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉提高了分蘖成穗率和顶部3叶的叶面积比率,增加了叶长、粒叶比、透光率、抽穗至成熟的干物质积累量、抗氧化保护酶活性、叶片光合速率、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量。畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉的产量较常规灌溉增加了6.16%～11.6%。畦沟灌溉和轻干湿-交替灌溉还显着提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率、清蛋白、谷蛋白以及稻米淀粉黏滞谱(RVA)的最高黏度和崩解值,降低了垩白米率、垩白大小、垩白度、醇溶蛋白含量和消减值。两品种结果趋势一致。上述结果表明,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉可以显着提高产量和改善稻米品质,根系和冠层性能的改善是上述两种灌溉方式增加产量和改善稻米品质的重要原因。2、重干-湿交替灌溉对节水抗旱水稻品种产量和品质的影响以节水抗旱品种旱优113、旱优3、和旱优8号为材料,以常规高产品种扬辐粳8号为对照品种,在全生育期设置常规灌溉和重干-湿交替灌溉(土壤水势达到-30kPa再灌水)两种方式,分析了在重干-湿交替灌溉条件下节水抗旱品种产量和品质形成的特点。结果表明：与常规灌溉下的产量相比,节水抗旱品种在重干-湿交替灌溉下的产量增减幅度为-3.2%～+3%,两种灌溉方式下的产量差异不显着,而对照品种在重干-湿交替灌溉下的产量较常规灌溉减产21.4%,显着降低。重干-湿交替灌溉显着增加了旱优113的整精米率和崩解值,降低了垩白度和消减值,对旱优3号和旱优8号的加工和外观品质无显着影响,除胶稠度降低外,重干-湿交替灌溉对节水抗旱品种的蒸煮食味品质无显着影响；在重干-湿交替灌溉条件下,灌浆中后期节水抗旱品种叶片光合速率、根干重、根冠比和根系氧化力、根系中细胞分裂素含量及籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性均显着高于对照品种。这是节水抗旱品种在重干-湿交替灌溉条件下获得较高产量和较好稻米品质的重要生理基础。3、施氮量和灌溉方式相互作用对水稻产量、品质及其氮肥利用效率的影响以两优培九(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料,设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD)3种灌溉方式及0氮(ON,0kghm-2),中氮(MN,240kghm-2)和高氮(HN,360kghm-2)3种氮水平,研究不同灌溉方式下氮肥对水稻生长发育、产量、品质及氮肥利用率的影响。结果表明：灌溉方式与施氮量存在明显的互作效应。各品种均以WMD+HN处理组合的产量最高,但与WMD+MN处理组合的产量差异不显着；轻干-湿交替灌溉条件下,中氮或高氮显着改善了稻米的加工品质、外观品质和食味性,在重干-湿交替灌溉条件下,中氮处理后,稻米品质变劣,高氮处理后稻米品质与常规灌溉差异不显着。氮肥利用效率均以WMD+MN处理组合最高。在WMD+MN处理组合下,根系氧化力、剑叶光合速率、籽粒中ATP酶活性及根系中IAA, Z+ZR和ABA的含量的增加是其高产优质高效的重要原因。4、覆盖旱种对移栽水稻产量与品质的影响以超级稻武粳15(粳稻)和两优培九(籼稻)为材料,从移栽至成熟进行覆膜旱种(PM)、覆草旱种(SM)和裸地旱种(NM)处理,以水种(TF)为对照。结果表明,与TF相比,旱种水稻产量都有不同程度的降低,NM、PM和SM的减产率分别为38.7%～46.5%,9.8%～17.4%和1.7%～7.0%,NM和PM的产量与TF有显着差异,SM的产量与TF差异不显着。SM改善了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮品质,NM和PM则降低了稻米这些品质；SM还提高了稻米的最高黏度和崩解值,降低了消减值,NM和PM的结果则反。两品种的结果趋势一致。SM提高了灌浆期的根系氧化力、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性,NM和PM则降低了上述生理指标值。上述结果说明,覆草旱种不仅能获得较高的产量,而且还可以改善稻米品质。覆膜旱种则降低了产量和品质。在SM条件下,结实期较高的根系氧化力、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性是获取较高产量和较好稻米品质的重要生理基础。5、覆盖旱种条件下水稻籽粒中脱落酸和乙烯的变化及其与籽粒灌浆的关系以粳稻镇稻88和籼稻汕优63为材料,从移栽至成熟设置4个处理：覆膜旱种(PM),覆草旱种(SM)和裸地旱种(NM),以常规灌溉(TF)为对照,结果表明,同TF相比,PM, NM产量分别降低了21.0%～23.1%和50.9%～55.4%,达显着差异,SM产量降低1.4%～1.8%,与对照差异不显着。PM和SM结实率和千粒重的显着降低与籽粒灌浆速率降低密切相关,SM显着增加了灌浆速率。籽粒中ABA浓度在灌浆初期很低,当灌浆速率达到最大时,ABA含量也达到最大值,SM和PM与对照差异不显着,NM显着增加。同ABA相反,籽粒中的乙烯释放速率和ACC含量在灌浆初期很高,然后在活跃灌浆期迅速降低。PM和NM显着增加了乙烯释放速率和ACC含量,SM则显着降低。SM显着增加了ABA/ACC的比值,PM和NM则降低了ABA/ACC值,表明PM和NM条件下乙烯的增加超过了ABA的增加。籽粒ABA含量与籽粒灌浆速率呈渐近线函数关系,乙烯释放速率与籽粒灌浆速率呈衰减的指数函数关系,ABA/ACC比值与灌浆速率则呈直线相关。在灌浆初期对TF或PM稻穗喷施乙烯合成抑制物质氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)或ABA,显着提高了籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶SuSase、AGPase和可溶性StSase的活性,增加了灌浆速率和粒重；喷施乙烯合成促进物质乙烯利或ABA合成抑制物质氟草酮,结果则相反。表明在覆盖旱种条件下,ABA和乙烯的拮抗作用调控了籽粒灌浆,较高的ABA/ACC提高了灌浆速率。6、直播覆草旱种对水稻产量与品质的影响水稻品种扬稻6号(籼)和扬粳4038(粳)进行直播,设置覆草(麦秸秆)旱种、无覆盖旱种和无覆盖水种(出苗后保持浅水层)处理,研究了在水稻直播条件下旱种对水稻产量与品质的影响及其生理原因。结果表明,与无覆盖水种(对照)相比,两旱种处理的产量都有不同程度的降低,覆草旱种的减产率分别为1.9%～6.6%,差异不显着,无覆盖旱种减产率为18.0%～27.6%,差异显着。覆盖旱种显着提高了稻米的整精米率、胶稠度、清蛋白和谷蛋白含量,显着降低了垩白米率、垩白度和醇溶蛋白含量,还改善了稻米的食味性。无覆盖旱种直播结果则相反。覆草旱种可以获得较高的产量并可显着改善稻米品质重要生理原因是增加了结实期剑叶中膜质过氧化酶活性、光合速率、根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素的含量。无覆盖旱种降低了上述指标值,致产量显着下降、米质变劣。7、直播旱种和秸秆还田方式对直播稻产量与品质的影响以扬稻6号(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种、麦秸秆覆盖旱种,麦秸秆掩埋旱种和常规水种(秸秆不还田,对照)4种处理。结果表明：同常规水种相比,掩埋水种产量增加,增加幅度为10.19%～11.48%,同对照差异显着；掩埋旱种和覆盖旱种产量都有不同程度的降低,降低幅度为2.96%～6.61%,与对照差异不显着。掩埋水种、掩埋旱种和覆盖旱种均改善了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质及RVA最高粘度和崩解值。秸秆还田后籽粒灌浆中后期剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒中淀粉分枝酶活性的提高可能是掩埋旱种、掩埋水种和覆盖旱种获得较高产量和品质的重要原因。8、直播早种和秸秆还田方式对直播稻温室气体排放的影响以扬稻6号(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种(NSM),麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种(TF,秸秆不还田,对照)4种处理。利用静态箱-气象色谱法测定稻田温室气体。结果表明：TF和SIF处理的CH4排放通量呈单一的峰值曲线,NSI和NSM变化范围较小,各处理N2O排放通量呈多峰曲线。同TF相比,SIF显着增加了CH4和CO2的平均排放通量,降低了N2O的排放速率,而NSI和NSM显着降低了CH4的平均排放通量,增加了N2O和CO2的排放通量。同TF相比,NSI排放的CH4、N2O和CO2所产生的全球增温潜势(GWP)和单位产量的GWP分别增加45.2%～51.6%,30.0%～38.3%,NSI和NSM的GWP分别降低了17.7%～25.9%,24.2%～30.2%,单位产量的GWP分别降低15.0%～23.6%,18.4%～25.4%。NSI和NSM在维持较高产量的同时,显着降低了CO2、CH4和N2O形成的温室效应。以上结果表明,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉可以提高产量和品质,覆草旱种可以保持较高的产量和品质；在轻干-湿交替灌溉条件下施氮量为240kg hm-2时可以获得高产、优质与氮肥高效利用的效果；叶片光合速率、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量的增加,籽粒中蔗糖-淀粉关键酶和ATP酶活性增强及ABA与乙烯比值的提高是在畦沟灌溉、轻干-湿交替灌溉和覆草旱种条件下获得高产优质的重要生理基础。
王德权[10]2012年在《持绿型高粱、玉米对干旱胁迫响应的生理机制比较研究》文中认为试验于2010～2011年在沈阳农业大学试验基地进行。盆栽条件下以持绿型高粱、玉米为研究对象，通过对持绿型高粱、玉米在干旱条件下响应的生理机制的比较，探讨持绿性高粱、玉米抗旱的生理机制差异，为促进作物持绿性状的应用、指导作物抗性的改良提供理论依据。本研究主要研究结果如下：1.与非持绿型高粱、玉米相比，持绿型高粱、玉米具有较大的根冠比、根干重、总根长、根表面积和较好的根系还原能力，并且这些指标受水分胁迫影响小。在水分胁迫下，持绿型高粱、玉米的根系指标的变化情况不同，持绿型高粱有较大的根冠比，水分胁迫下根系还原力降幅小于持绿型玉米。2.与非持绿型高粱、玉米相比，在正常条件下，持绿型高粱、玉米的叶绿素a、b及叶绿素总量高，并且在生育后期降幅小；在水分胁迫下，持绿型高粱、玉米的叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、φPSⅡ、qL、F_0、FV/_FM、rETR、P_M和α受水分胁迫影响较小，水分胁迫下降幅小。非持绿型高粱、玉米的NPQ上升幅度则大于持绿型高粱、玉米。水分胁迫下，持绿型高粱和玉米的叶绿素含量，光合指标及叶绿素荧光参数的变化情况存在差异。水分胁迫对持绿型高粱开花期的叶绿素含量影响大，灌浆期影响小；而水分胁迫对持绿型玉米开花期叶绿素含量影响小，灌浆期影响大。持绿型玉米的Pn、Gs和Tr对开花期水分胁迫敏感，而持绿型高粱的光合指标则对灌浆期水分胁迫敏感。持绿型玉米的φPSⅡ、qL、rETR、P_M和α在水分胁迫下的降幅均高于持绿型高粱。开花期水分胁迫对持绿型高粱NPQ、FV/F_M和F0的影响程度大于持绿型玉米，而灌浆期受水分胁迫影响则小于持绿型玉米。3.与非持绿型高粱、玉米相比，持绿型高粱、玉米的叶片和根系都具有较强的SOD、CAT、POD活性及较高的·OH清除率，并且这些保护性酶活性受水分胁迫抑制程度较小，增幅较大；水分胁迫下持绿型高粱、玉米叶片和根系中MDA和O_2~-的含量增幅小。与持绿型玉米相比，水分胁迫胁迫下持绿型高粱叶片和根系的SOD、POD活性和·OH清除率的增加幅度大，MDA和O_2~-含量增幅小，并且从开花期到灌浆期的过程中，SOD、POD活性以及·OH清除率下降幅度小。持绿型玉米叶片和根系的CAT活性调控能力好于持绿型高粱。高粱和玉米均为叶片SOD和POD活性大于根系，根系CAT活性大于叶片，而·OH清除率则叶片与根系相差不多。高粱和玉米的保护性酶对根系与叶片的作用的相关性分析表明，玉米叶片和根系的保护性酶作用的协调性较高粱略低。玉米和高粱保护性酶与Chl含量的相关性分析表明，玉米是以CAT和·OH清除率调节为主来保护叶绿体，而高粱则是以SOD和POD调节为主。4.与非持绿型高粱、玉米相比，持绿型高粱、玉米的叶片束缚水含量和相对含水量较高；水分胁迫下，自由水含量、叶片相对含水量和硝酸还原酶活降低幅度小，水分饱和亏缺和电导率的升高幅度相对较低。水分胁迫下持绿性高粱、玉米叶片和根系的脯氨酸，可溶性糖和可溶性蛋白含的调节能力较非持绿型高粱、玉米好。持绿型高粱与玉米的叶片水分、细胞透性及调节物质在水分胁迫下变化情况存在差异。与持绿型高粱相比，持绿型玉米的自由水含量，相对含水量和饱和亏缺在水分胁迫下的降幅大；束缚水含量增加多，叶片参与代谢水分减少，缺水程度大。水分胁迫下持绿型玉米的相对电导率升高幅度，以及硝酸还原酶活性降低幅度均大于持绿型高粱。与持绿型玉米相比，水分胁迫下持绿型高粱叶片和根系的脯氨酸升高幅度大；可溶性糖升高幅度小；可溶性蛋白含量降低幅度小。高粱、玉米叶片相对含水量与光合系统关系紧密，均为显着正相关或极显着正相关。高粱、玉米的脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白与光合系统的相关性分析表明，高粱、玉米均以可溶性蛋白调节为主要调节物。不同的是，高粱的脯氨酸和可溶性糖在对初始荧光有一定调节作用，而玉米的脯氨酸对叶绿素含量有一定的调节作用，可溶性糖则对玉米的光合系统调节作用不大。5.与非持绿型高粱、玉米相比，正常条件下持绿型高粱、玉米较有较高的CTK含量和较低的ABA含量。在水分胁迫下持绿型高粱、玉米的激素调节力强，能适当的减小CTK的含量和有效的增加ABA的积累量来应对水分胁迫的变化。水分胁迫下持绿型高粱、玉米的ABA和CTK的调节能力不同。持绿型高粱在水分胁迫下ABA的积累量要较持绿型玉米多，CTK含量降低幅度较持绿型玉米相对少。高粱、玉米的ABA、CTK对光合系统、叶片水分及调节物质的调控上作用一致，无差异。6.水分胁迫下非持绿型高粱、玉米的叶绿体形状变的不规则，叶绿体中的淀粉颗粒解体消失，基粒变的松散，不规则，只能分辨出少量的类囊体，并且出现较多的脂类小滴；片层结构已经难以辨认，结构混乱。持绿型高粱和玉米的叶绿体及片层结果则保持的相对较好，但两者的超微结构也存在差异。持绿型高粱的叶绿体形状较为规则，各个细胞器排列较为紧凑。持绿型玉米的叶绿体形状则较为松散，有不规则化的趋势，各个细胞器之间存在一定的距离。持绿型高粱的片层结构清晰，类囊体和淀粉颗粒清晰可辨，并且局部基粒成柱状。持绿型玉米的片层虽然可以辨认出基粒和类囊体等结构，但较为模糊并且有的细胞器出现解体的趋势。7.与非持绿型高粱、玉米相比，持绿型高粱、玉米在水分胁迫下叶片等干物重降幅小；籽粒产量下降小；抗旱指数大。与持绿型玉米相比，水分胁迫下持绿型高粱叶片、鞘，穗的干物重降低幅度小；籽粒产量受水分胁迫影响小；抗旱指数相对较大。
参考文献：
[1]. 扩张蛋白与旱稻抗旱性关系的研究[D]. 高英. 中国农业大学. 2003
[2]. 东乡野生稻抗旱鉴定指标的筛选和QTL定位研究[D]. 付学琴. 江西农业大学. 2012
[3]. 旱稻种质资源遗传多样性研究[D]. 王一平. 中国农业科学院. 2006
[4]. 水稻若干形态、生理指标与品种抗旱性关系的研究[D]. 孟宪梅. 安徽农业大学. 2003
[5]. 水稻抗旱性能鉴定方法及评价指标研究进展[J]. 敬礼恒, 刘利成, 梅坤, 陈光辉. 中国农学通报. 2013
[6]. 沙棘六个种（品种）对干旱胁迫的响应[D]. 田魏龙. 甘肃农业大学. 2010
[7]. 旱作条件下陆稻、水稻叶片渗透调节物质含量及抗氧化酶活性变化[J]. 吕家强, 吴磊, 陈展宇. 辽东学院学报(自然科学版). 2017
[8]. 渗透胁迫下水稻体内多胺代谢及其生理功能研究[D]. 周小梅. 湖南农业大学. 2008
[9]. 水稻高产优质节水灌溉技术及其生理基础[D]. 张自常. 扬州大学. 2012
[10]. 持绿型高粱、玉米对干旱胁迫响应的生理机制比较研究[D]. 王德权. 沈阳农业大学. 2012