尹飞[1]2004年在《玉米对水分胁迫响应的基因型差异及其生理机制研究》文中认为本试验以3个耐旱性不同的玉米杂交种及其各自的亲本为材料，采用盆栽方式，在玉米全生育期内进行不同的水分处理，研究了中度水分胁迫对不同耐旱性玉米生长发育、光合特性、叶片内活性氧代谢和产量等方面的影响，以及杂交种与亲本自交系耐旱性状之间的相关关系。主要结果如下：1. 水分胁迫对玉米生长发育和器官建成造成显着的影响，且不同耐旱性玉米材料间存在明显的差异。水分胁迫缩短了玉米叶片功能期；减少了玉米单株叶面积；降低了玉米的株高和茎粗；延迟了散粉期和吐丝期，且吐丝期延迟的程度较散粉期的大，从而造成散粉吐丝间隔期（ASI）的增大，使花期不协调。供试的3个杂交种中，耐旱性弱的掖单13生长发育和器官建成受水分胁迫的影响最大，耐旱性中等的豫玉22受水分胁迫影响居中，耐旱性强的掖单2号受影响最小。掖单13的亲本丹340和478生长发育和器官建成对水分胁迫敏感性高于豫玉22和掖单2号的亲本，表明亲本耐旱性是决定杂交种耐旱性的主要因素。2. 水分胁迫阻碍了玉米的物质积累，使全生育期内玉米的根干重和地上部干重均降低。由于地上部干重对水分胁迫更敏感，所以，水分胁迫下根冠比升高。耐旱性弱的掖单13干物质积累受水分胁迫影响最大，耐旱性强的掖单2号受影响最小，耐旱性中等的豫玉22受影响程度居中。3. 水分胁迫降低了玉米叶片中叶绿素含量，特别是叶绿素a含量，降低了玉米叶片光合速率和蒸腾速率。使吐丝期玉米叶片光合速率日变化的峰值降低。同时水分胁迫也使吐丝期玉米各荧光参数发生变化，降低了光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光化学效率（Fv/Fm）、
莫言玲[2]2016年在《西瓜对干旱胁迫的响应机制及丛枝菌根真菌的缓解效应》文中认为干旱是影响植物正常生长并减少作物产量的主要非生物胁迫之一。西瓜[Citrullus lanatus(thunb.)Matsum.&Nakai.]是一种重要的水果型经济园艺作物,但它既怕涝又怕旱,整个生育期需要大量水分。近年来,频繁发生的自然干旱灾害严重制约了西瓜产业的发展。因此,挖掘和利用新的抗旱种质资源,深入了解抗性种质的抗旱机制对于改良现有栽培西瓜品种的抗旱性具有重要的实际意义。此外,随着人们节水理念的不断提升及发展有机农业的倡导,利用有益微生物的生态效应提高作物的抗旱性也将成为未来抗旱节水栽培的一个重要发展方向。前人的报道指出,利用丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)可以提高水分亏缺灌溉条件下西瓜的果实产量和植株的水分利用效率,但对其作用的机理机制还知之甚少。本研究以来源于不同地区、具有不同生态类型的12个西瓜基因型为试材,采用盆栽控水的方式进行持续干旱处理,依据旱害指数和隶属函数值法对其抗旱性进行了综合评价。在此基础之上,进一步比较了两个具有明显抗旱性差异的西瓜基因型在干旱及复水条件下的生长、气孔特征、光合作用、抗氧化酶活性及抗逆相关基因表达的变化情况;同时采用RNA-Seq技术研究了两者在干旱胁迫下叶片基因的表达谱异同。最后再以敏感西瓜种质Y34作为供试材料,以地表球囊霉属(G.versiforme,GV)作为供试菌种,研究了AMF提高西瓜抗旱性的具体机理机制。主要研究结果如下:(1)干旱处理下,12个西瓜基因型对干旱胁迫的耐受能力存在明显差异,各基因型开始出现旱害症状的时间和发生旱害的程度各不相同。根据旱害指数和隶属函数值的统计结果,分析认为3个野生型材料M20、KY-3和Y-2为抗旱性强的西瓜种质,Y34、金美人和04-1-2为敏感种质,而其余基因型为中抗种质。(2)干旱胁迫下,敏感材料Y34的叶片发生萎蔫和黄化的时间比抗性材料M20早、程度深,表明Y34受到的伤害效应更大。干旱抑制了两个西瓜基因型的植株生长,但却提高了根冠比,M20比Y34的提高幅度大。电镜观察结果显示,M20具有更密的表皮毛密度。干旱条件下,M20能更早地调控WRKY70-like和MYB96-like基因的表达水平而关闭气孔,减少蒸腾,从而维持较高的叶片相对含水量。与Y34相比,M20的光系统II效率、初始Rubisco酶活性和叶绿素含量下降程度小,表明M20能更有效地平衡光化学和非光化学的能量分配,从而减轻干旱对光合器官造成伤害。干旱处理下,两个西瓜基因型的SOD,CAT,APX和GR酶活性都有所增加,但M20比Y34的提高程度大;此外,抗氧化酶相关编码基因(除APX外)的表达量也在M20植株中更高。因此,干旱胁迫下,M20叶片的H2O2、O2-和MDA含量增长幅度小。为了适应不断减少的土壤含水量,M20能积累更多的可溶性糖和脯氨酸含量而提高渗透势。这些抗旱机制使得M20在复水之后得以更快恢复正常的生理代谢。(3)基因表达谱分析显示,干旱会引起西瓜植株体内的转录水平发生大的变化。抗性材料M20通过上调相关基因表达水平而更早地启动抗氧化还原、自我平衡调节等抗逆反应,而敏感材料则更早地启动自噬生物学过程,并在后期大量上调蛋白水解生物学过程的相关基因。与Y34相比,M20具有更高水平的包括抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶等在内的抗氧化酶基因、以及部分抗病和抗逆相关基因的基础表达量。(4)干旱胁迫下,接种AMF处理可以提高西瓜幼苗的叶片相对含水量和叶绿素含量,促进植株的生长,特别是促进根系的生长。干旱使得西瓜叶片的叶绿体超微结构发生明显改变并受到一定损伤,接种AMF处理缓解了干旱对叶绿体的伤害效应,同时降低了干旱对Pn,初始Rubisco酶活性,Fv/Fm,ΦPSⅡ,ETR和qP的抑制作用,并进一步提高了植株的瞬时水分利用效率和NPQ值。和非菌根植株相比,干旱条件下接种植株的SOD,CAT,APX,GR和MDHAR酶活性分别提高了23.47%,24.58%,10.28%,69.49%和25.85%,相关基因的表达水平也有所增加。因此,菌根植株MDA、O2-和H2O2的含量较低,而ASA/DHA和GSH/GSSG的比值也维持在相对较高的水平。所有这些综合效应使AMF最终增强了西瓜幼苗的抗旱性。(5)接种AMF能增加西瓜幼苗根系总表面积、总体积、分叉数和细小根系的比例,并提高根系活力。干旱胁迫下,西瓜幼苗根系MDA、H2O2和O2-大量积累。接种AMF诱导了根系抗氧化酶活性的提高,维持了抗氧化物质含量的正常水平并提高了其还原型和氧化型的比值,进而抑制了ROS的大量产生;同时还促进了根系可溶性糖和脯氨酸含量的积累。总之,接种AMF可以通过改善西瓜根系形态结构、增强根系抗氧化能力和渗透调节作用来提高西瓜幼苗对干旱胁迫的抗性。
赵丽英[3]2005年在《小麦对水分亏缺的阶段性反应及其机制研究》文中研究表明干旱是一个世界性的难题,作物对干旱胁迫响应的研究不仅涉及水资源的高效利用,而且也涉及粮食生产问题,因而显得尤为重要。然而作物对水分胁迫的反应是一个非常复杂的过程,包括适应、伤害、修复等不同的反应阶段,在不同的反应阶段,作物适应干旱的机制是不同的,以前关于阶段反应的机理研究相对薄弱,研究干旱胁迫下作物各个阶段不同生理指标的变化规律,不但能为植物的整体抗旱性机理研究提供理论依据,而且可以在胁迫过程中人为控制,为揭示作物的高效用水机制提供科学依据。 本试验以耐旱性不同的小麦品种长武134和陕253作为实验材料,研究了PEG-6000模拟干旱水培试验和田间盆栽实验条件下的生长、生理生化响应以及灌浆期和拔节期干湿交替条件下小麦旗叶的光合特性以及水分利用效率,从渗透调节作用和抗氧化保护机制两方面分析了胁迫过程中生理生化指标的变化规律;利用叶绿素荧光技术研究了干旱胁迫过程中叶绿素荧光参数的变化,并对活性氧产生与叶绿素荧光猝灭之间的关系进行了探讨,主要研究结果如下: 1.在渗透胁迫过程中,两个小麦品种的相对水分含量、水势、叶面积、渗透势、饱和渗透势都呈降低的趋势,渗透调节能力、GSH表现为增加的趋势,它们在胁迫过程中没有表现出阶段性反应,不能作为适应.伤害过程的敏感指标;而根系长度、根系面积以及根冠比、脯氨酸、可溶性糖、K~+含量、游离氨基酸、SOD、CAT、Vc含量都呈现先增加后降低的趋势,这些指标变化表明小麦在受到干旱时存在适应-伤害的过程,在胁迫初期含量增加是抵御干旱的一种积极反应,随后降低则认为是小麦受到伤害的表现。 2.随着渗透胁迫的加剧,两个小麦品种的超氧阴离子和过氧化氢都呈现增加-降低-增加的趋势,这是由于小麦受到干旱时,首先引起超氧阴离子等活性氧的增加,活性氧诱导酶促清除系统和非酶促系统的启动,使得超氧阴离子含量和过氧化氢又有所降低,随着胁迫的加重,活性氧的产生超过了保护酶系统的清除能力时,活性氧产生又增加。MDA含量的变化与活性氧的变化趋势一致,说明活性氧的产生与膜脂过氧化程度密切相关。 3.在渗透胁迫过程中,两个小麦品种积累渗透调节物质以及抗氧化酶和抗氧化物质的能力和时间都是不一样的。陕253在胁迫18h后可溶性糖分、游离氨基酸、抗坏血酸的积累明显高于长武134,类胡萝卜素、GSH是陕253>长武134;而渗透调节能力、K~+含量、SOD、POD、CAT活性都是长武134>陕253;超氧阴离子和H_2O_2的产生以及MDA含量都是长武134<陕253,在清除活性氧系统中,陕253主要以
韩慧敏[4]2014年在《干旱胁迫及复水对小麦苗期生长的影响及其生理机理》文中研究表明小麦是世界上最重要的粮食作物,干旱是影响我国小麦生产的主要自然灾害之一,小麦苗期是分蘖发生和穗分化进程的关键时期,对穗数和穗粒数形成有决定意义。小麦若在苗期遭受干旱胁迫将严重影响分蘖发生和穗粒数形成,进而导致产量降低。小麦耐旱性存在显着的基因型差异,干旱胁迫下小麦生长和生理特性的差异决定了对干旱的抗性。利用小麦自身对干旱胁迫响应的差异,明确小麦苗期对干旱胁迫的响应特征,并揭示其内在机理,对选育耐旱型品种及干旱胁迫下栽培管理具有重要的参考意义。因此,本研究选用2个耐旱性差异显着的小麦品种(耐旱型品种洛旱7号和干旱敏感型品种望水白),采用水培试验研究了短期和长期干旱胁迫及复水对小麦苗期生长和光合特性的影响,揭示了根系形态对干旱胁迫和复水的响应特征及其生理机理,明确了干旱胁迫及复水条件下小麦碳氮代谢特征及其与根系形态建成的关系,解析了氮素形态对干旱胁迫下小麦苗期根系形态和光合作用的调控效应。主要研究结果如下:1.小麦苗期生长对干旱胁迫及复水响应的基因型差异干旱胁迫降低了根系和地上部干物质重、单株叶面积和分蘖数,洛旱7号的降低幅度显着低于望水白。复水后,短期处理的洛旱7号地上部、根系和植株的相对生长速率高于对照,单株叶面积恢复到对照水平,而望水白均低于对照;长期处理的洛旱7号的地上部和根系的相对生长速率、单株分蘖数较对照的降低幅度显着低于望水白。干旱胁迫下,小麦叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、Rubisco含量、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)均显着降低,但洛旱7号的降低幅度显着低于望水白;初始荧光(Fo)和非光化学猝灭系数(qN)显着升高,洛旱7号的增加幅度显着低于望水白。表明洛旱7号在干旱胁迫下能够保持较高的光合能力、碳同化效率和光利用效率,这与洛旱7号叶片Rubisco活化酶基因(RcaB和叶绿素a/b结合蛋白基因(cab)的下调表达幅度显着低于望水白的趋势一致。长期干旱胁迫下,洛旱7号顶1叶和顶2叶的叶绿素荧光参数与对照相比无显着差异,而望水白各叶片均显着低于对照。复水后,短期处理的洛旱7号的Pn显着高于对照,长期处理的洛旱7号顶1叶和顶2叶的Pn与对照相比无显着差异,而望水白均显着低于对照。干旱胁迫下,洛旱7号叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性的增加幅度显着高于望水白,这与Mn-SOD和Cu/Zn-SOD的上调表达趋势一致;洛旱7号过氧化物酶(POD)活性提高,而望水白降低。洛旱7号超氧阴离子(O2·-)产生速率与对照相比无显着差异,而望水白显着增加,洛旱7号MDA含量的增加幅度显着低于望水白。因此,干旱胁迫下,耐旱品种能够保持较高的光合能力和抗氧化能力,且复水后表现出较强的补偿效应,提高了叶片生长和分蘖形成的速率。2.干旱胁迫及复水对小麦苗期根系形态建成的影响干旱胁迫显着降低了初生根(SRs)和次生根(NRs)的总根长(TRL)和根系表面积(SA);复水后,短期处理的洛旱7号SRs的TRL和SA显着高于对照,洛旱7号NRs以及望水白SRs和NRs的TRL和SA显着低于对照,表明洛旱7号的初生根在复水后具有较快的生长速率;长期处理的SRs的TRL和SA与对照相比的降低幅度显着低于NRs。干旱胁迫下,SRs和NRs的脱落酸(ABA)含量显着增加,吲哚乙酸(IAA)含量、细胞分裂素(CTK)含量、IAA/CTK、IAA/ABA和CTK/ABA均显着降低,望水白中的降低幅度显着高于洛旱7号;复水后,洛旱7号SRs中IAA含量显着高于对照,CTK含量显着低于对照,ABA含量与对照相比无显着差异,而IAA/CTK和IAA/ABA显着高于对照。相关分析表明,SRs根系总长与IAA/CTK、IAA/ABA和CTK/ABA极显着正相关。干旱胁迫下,洛旱7号根系中TaAQP2、TaAQP3和TaAQP4上调幅度显着高于望水白,说明干旱胁迫下洛旱7号根系具有较强的水分吸收和运输能力;复水后,洛旱7号的TaAQP4和TaAQP6显着上调表达,表明洛旱7号在复水后可以加速根系水分运输。综上,复水后,洛旱7号通过提高SRsIAA/CTK和IAA/ABA以及根系AQP蛋白编码基因的表达量,使SRs表现出较快的生长速率,增强根系的水分吸收和运输能力,促进整株根系的恢复。3.干旱胁迫及复水对小麦苗期碳氮代谢的影响干旱胁迫下,洛旱7号叶片中可溶性糖和蔗糖含量的增加幅度和根系中的降低幅度均显着低于望水白;洛旱7号新叶的增加幅度显着低于老叶,而望水白显着高于老叶。复水后,洛旱7号顶1叶的可溶性糖和蔗糖含量显着低于对照,而根系中显着高于对照。干旱胁迫下,洛旱7号蔗糖磷酸合成酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性与对照相比无显着差异,望水白显着低于对照。干旱胁迫下,洛旱7号叶片和根系的游离氨基酸和氮含量的降低幅度显着低于望水白;复水后,洛旱7号能够迅速恢复,且与望水白相比,其顶1叶具有更强的适应和恢复能力。干旱胁迫降低了叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和NO3--N含量,洛旱7号叶片的降低幅度较低,说明其叶片具有较高的氮同化速率;干旱胁迫下,洛旱7号根系NR和GS活性增加幅度高于望水白;而NO3--N含量的降低幅度较低,表明其根系具有较强的氮素吸收和同化能力。干旱胁迫下,洛旱7号叶片糖氮比的增加幅度显着低于望水白,且其顶1叶的糖氮比增加幅度最低。复水后,洛旱7号叶片糖氮比恢复到对照水平,而望水白顶1叶显着高于对照。相关分析表明,根系蔗糖含量与根系IAA含量和总根长生长速率呈极显着正相关;根系氮含量与总根长、根系IAA/CTK、IAA/AIBA和CTK/ABA均呈极显着正相关。综上,干旱胁迫下,耐旱品种具有较强的碳氮代谢活性和糖氮平衡能力,其新叶具有更好的同化物运输能力,满足了植株生长的物质供应,缓解了干旱对新叶光合作用的抑制。4.氮素形态对干旱胁迫下小麦幼苗生长的影响干旱胁迫降低了小麦幼苗的干物重以及单株叶面积,混合态氮(NAN)营养植株的降低幅度显着低于硝态氮(NN)营养。干旱胁迫和NAN营养下小麦根系总根长和表面积的降低幅度显着低于NN营养,根系比表面积的增加幅度显着高于NN营养。干旱胁迫下,NAN营养小麦的Pn和羧化效率的降低幅度显着低于NN。干旱胁迫对NAN营养下洛旱7号的Fv/Fm和ΦPSⅡ无影响,NAN营养的望水白的降低幅度低于NN营养,且NAN营养的植株叶片SOD和POD活性的增加幅度显着高于NN营养。干旱胁迫下,NAN营养的植株叶绿素含量、Rubisco含量和活性以及氮积累量的降低幅度显着低于NN营养;且Rubisco含量/氮积累量显着增加,表明NAN营养提高了氮素分配到Rubisco的比例。干旱胁迫下,NAN营养叶片蔗糖含量的增加幅度和根系的降低幅度均显着低于NN营养。综上,干旱胁迫下,与NN营养相比,NAN营养植株具有较强的根系活力、光合能力和碳氮代谢活性,增强了小麦的抗旱性。综上所述,两个类型小麦的耐旱性差异主要表现在光合能力、根系形态和碳氮物质代谢活性方面。干旱胁迫下,耐旱品种具有稳定的光合系统、较强的碳利用效率和较高的抗氧化酶活性,能够维持较高的光合活性和抗氧化能力,缓解了干物质积累的降低;复水后,耐旱品种通过提高初生根IAA/CTK和IAA/ABA获得更多的碳氮物质,促进初生根的生长,进而满足地上部的水分和营养供应,有助于光合能力的恢复和叶片的生长。混合氮营养影响了干旱胁迫下小麦幼苗的生长,提高了叶片的光合能力,促进了根系的生长,从而增强了小麦苗期的耐旱性。
麻文俊[5]2013年在《楸树优良无性系2-8苗期生理变化与基因表达对干旱胁迫的响应》文中指出楸树（Catalpa bungei）是我国特有珍贵用材树种，分布范围广，材质优良，已有2600多年的栽培历史，目前主要作为高档家具和细木工板材等原材料。然而，目前推广的主栽品种抗旱性较差，在相对干旱的条件下表现不佳。因此，为了提高在相对干旱条件下楸树的生长量，开展种内耐旱和高水分利用效率新品种选育成为重要的研究方向。了解楸树对干旱胁迫的生理和分子响应机理，挖掘关键基因，是开展高效育种的基础。本研究以楸树优良耐旱无性系为试材，利用高通量测序技术建立转录本集合，通过干旱处理和基因芯片技术挖掘胁迫响应关键基因，并结合生理变化，对响应机理进行阐述。主要结果如下：（1）在自然干旱胁迫过程中，当土壤重量含水量下降到23%时，苗高、地径和叶片生长基本停止，成熟叶片的叶面积为正常条件下的53%（93.5cm2），净光合速率（Pn）和光合性能指数（PI）显着下降；当土壤含水量下降到15%时，Pn接近于0，叶片和根系游离脯氨酸、可溶性糖、脱落酸含量在胁迫下均显着升高，茉莉酸含量则轻微升高，可溶性蛋白含量先升高后降低，叶片和根系的SOD、POD活性、以及叶片POD活性均呈现为先下降，后期呈显着升高的趋势。（2）采集正常和干旱胁迫条件下3个楸树基因型的叶片、根、茎等组织进行混合转录组测序（454焦磷酸测序），共获得77,337个Unigene，在Nr数据库中比对，共有33,672个Unigene具有同源序列，其中有19,110个获得GO功能注释。通过KEGG代谢通路富集，共参与了包括碳水化合物、氨基酸、脂肪酸代谢（Carbohydrate，Amino acid，Fatty acidmetabolism）、光合作用（Photosynthesis）等在内的250个代谢通路。发掘了包括双碱基重复（Di-）至六碱基重复（Hexa-），以及混合型在内的2,782个SSR和79,528个SNP。（3）依据转录组测序结果，设计了表达谱芯片，并依据干旱胁迫下生长和生理变化趋势，选择了5个土壤含水量梯度对叶片和根系进行差异基因表达分析。与对照相比，4种胁迫下叶片中差异表达基因共有16,137个，根系中共有14,913个，叶片中有2,233个基因是在4种胁迫下共差异表达的，其中有630个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势（持续差异基因）。根系中有1,006个基因是在4种胁迫下共差异表达的，其中有203个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势（持续差异基因）。对叶片和根系中的持续差异基因进行GO和KOG注释表明，主要涉及到信号转导途径、转录、离子跨膜转运、渗透调节物质合成、抗氧化酶和激素合成等方面。（4）通过功能分析，发掘到与干旱胁迫响应相关的基因，主要包括4个方面：信号转导相关基因：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Serine/Threonine-protein kinase）、富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat，LRR）类受体蛋白激酶、MYB、MYC、bZIP、NAC；抗氧化酶基因：原叶绿素酸酯氧化还原酶（NADPH: protochlorophyllideoxidoreductase）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，Mn-SOD）、环阿乔醇-C-24位甲基转移酶（S-adenosyl-L-methionine: delta24-sterol-C-methyltransferase）、type II过氧化物酶（type IIperoxiredoxin，POD）、丁酸-辅酶A连接酶(butyrate--CoA ligase AAE11）；渗透调节物质合成相关基因：蔗糖合成酶（Sucrose synthase）、蔗糖磷酸合酶（Sucrosephosphate synthase）、棉籽糖合成酶（Raffinose synthase）、水苏糖合成酶（Stachyosesynthase）、△-吡咯啉-5-羧基合成酶（△1-pyrroline-5-carboxylate synthase）、鸟氨酸-△-氨基转移酶（Ornithine-delta-aminotransferase）、△-吡咯啉-5-羧基还原酶（Pyrroline-5-carboxylate reductase）、谷氨酸脱氢酶（Glutamate dehydrogenase）、乙醛脱氢酶（Aldehyde dehydrogenase）、胆碱单加氧酶（Choline monooxygenase）、水孔蛋白（Aquaporin）；激素合成相关基因：9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoiddioxygenase，NCED）、ABA-醛氧化酶（ABA aldehyde oxidase）、细胞色素P450、赤霉素-20-氧化酶（Gibberellin20-oxidase）、12-氧-植物二烯酸还原酶（12-oxophytodienoic acid10,10-reductase）。
马垒[6]2014年在《黄淮海平原不同作物品种间产量差异及其抗旱机制》文中指出黄淮海平原是我国最重要的粮食产区之一，其中河南粮食产量占全国总产量的十分之一，小麦产量占全国总产量的四分之一，因此河南粮食生产在全国粮食生产中有着举足轻重的地位。目前在河南通过国家审定的小麦和玉米品种有很多，但是这些小麦和玉米品种产量都远未达到育种学家预期产量，而且品种之间产量差异巨大，这可能是各品种在当地适应性不同造成的，而水分的不足可能是造成产量降低的主要因素。因此研究该地区粮食作物对干旱适应程度，探究不同品种间的抗旱机理差异具有重要作用。试验选取在河南封丘地区广泛种植的21个小麦和玉米品种，设置灌溉和雨养两个处理，研究雨养条件下各个品种产量和农艺性状的差异，并从中选出2个小麦和玉米品种设置盆栽试验，从抗旱生理角度探索不同品种间的抗旱机理。研究的主要结论如下：（1）雨养条件降低了小麦籽粒产量。灌溉条件下21个小麦品种平均产量为387.14kg/亩，远高于雨养条件的264.77kg/亩，说明目前在河南地区仅靠雨养很难满足小麦生育期水分需求，灌溉对小麦产量增益效果显着。雨养条件下小麦株高、亩穗数，穗粒数降低，且不同基因型品种在雨养条件下形态适应不同。通过相关性分析发现，株高及穗粒数与小麦产量相关性较高，在小麦育种时应当选择穗粒数多，株高稳定的小麦品种。综合考虑产量和抗旱系数，漯麦9号具有高产、抗旱的特性，适合雨养条件下种植。（2）雨养提高了部分玉米品种的产量、亩穗数、穗粒数、百粒重等产量要素及株高、穗位、穗长等农艺性状。表明在河南封丘地区玉米具有雨养可行性，在合适条件下有些玉米品种在雨养可能获得更高产量。通过相关性分析发现穗数与玉米产量成显着相关，在该地区选择玉米品种时尽量选择密植型玉米品种。隆平206在灌溉和雨养下产量都超过600kg/亩，抗旱系数为1.07，在雨养条件下增产14.04kg/亩，适合在河南封丘种植。（3）盆栽条件下水分胁迫影响了矮抗58和泛麦8号抗氧化保护酶活力和渗透调节物质含量。两个小麦品种在水分胁迫下SOD、POD、CAT活力升高，丙二醛和脯氨酸增加，可溶性蛋白含量降低。不同品种抗旱表现不同，矮抗58SOD和POD活性较强，而泛麦8号CAT活力较强。通过相关性分析发现，小麦产量与孕穗期SOD成显着正相关、孕穗期MDA成显着负相关、灌浆期脯氨酸成极显着负相关。（4）盆栽条件下水分胁迫提高了郑单958和农华101抗氧化保护酶活力，影响渗透调节物质含量。两个玉米品种在水分胁迫下SOD酶、POD酶、CAT酶活性均要高于对照，且随胁迫时间的增长差异变大。不同品种抗旱表现不同，灌浆期时郑单958SOD和POD酶活性较强，而农华101则具有较强的CAT活性。通过相关性分析发现，大喇叭口期时玉米生物量与脯氨酸含量成极显着负相关而与叶绿素含量成极显着正相关，灌浆期时生物量与抗氧化保护酶及脯氨酸成极显着负相关，与叶绿素含量和可溶性蛋白成极显着正相关。
田梦雨[7]2009年在《干旱胁迫对小麦苗期生长的影响及其生理机制》文中研究指明干旱是我国小麦生产的主要自然灾害之一,苗期干旱显着影响了小麦器官建成,进而影响产量。明确苗期干旱对小麦形态和生理性状的影响及其生理机制,对于指导小麦苗期抗旱栽培具有重要的理论意义和应用前景。本文在水培条件下,以36个不同年代和生态区域种植的小麦品种为材料,研究了水分胁迫下小麦苗期生长的基因型差异,提出了小麦苗期耐旱性评价的综合指标；以耐旱性不同的小麦品种豫麦50(水分胁迫迟钝型)和小偃107(水分胁迫敏感型)为材料,研究中度(15%PEG-6000)和重度(20%PEG-6000)水分逆境对小麦苗期生长、根系形态、水分生理、光合作用、抗氧化酶活性及渗透调节的影响,进一步明确小麦苗期对水分胁迫响应的形态及生理机制。主要研究结果如下：1.不同小麦基因型苗期对干旱胁迫响应的形态生理差异。小麦品种苗期耐旱性差异显着,加权抗旱指数变化在0.6580-0.2434之间。17个形态生理性状中与耐旱性关联程度最大的是地上部干重(0.9473),最小的是叶绿素含量(0.5356)。采用聚类分析将36个小麦品种分为3类,耐旱型8个、中间型23个和敏感型5个品种。3类基因型的地上部干重、根干重、植株干重、株高、根系氮积累量、叶面积和单株分蘖数差异显着,可作为小麦品种苗期耐旱性鉴定的直接指标。2.干旱胁迫对小麦苗期生长和根系形态的影响。苗期水分胁迫下叶面积和株高降低,根系长度、根表面积和根体积受到不同程度的抑制,同时根系和地上部干物质积累量随胁迫程度的加重和时间延长而降低。耐旱性强的品种豫麦50在短期中度水分逆境下根系生长较好,最大根长、根总长度、根表面积及根体积接近甚至高于对照,其根构型有利于最大限度的吸收有限水分,从而保障了逆境下植株的正常生长。小麦苗期株高和植株总干重在不同胁迫强度和时间的组合中均能反映出耐旱品种生长的优势。3.干旱胁迫对小麦苗期光合特性和水分生理的影响。苗期水分胁迫不同程度降低了小麦的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,豫麦50的渗透调节能力较强,水分代谢情况较好,短期干旱胁迫下气孔导度下降较慢,使得光合速率下降较慢；长期干旱逆境下,豫麦50的抗氧化保护酶SOD和POD活性较高,有利于减弱活性氧引发的光抑制,降低干旱逆境下光合速率的下降程度,进而维持了一定的光合生产能力,减轻了干旱逆境的伤害。综上所述,小麦苗期耐旱性评价应侧重于农艺性状的选择与利用,建立以农艺性状选择为基础的小麦苗期耐旱性鉴定技术,提高小麦苗期耐旱性选择的效率和准确性。耐旱性强的小麦品种豫麦50在干旱条件下根系发达,渗透调节能力高,进而对干旱逆境下有限水分的竞争能力强,同时细胞抗氧化酶SOD和POD活性高,一定程度上能够有效减弱活性氧引发的光抑制,降低干旱逆境下光合速率的下降程度,使得地上部保持相对较高的光合速率,继而保障了干旱条件下小麦干物质的积累。豫麦50干旱逆境下较好的水分代谢和较高的光合作用,保障了其干物质的积累,体现了较强的耐旱性。
王德权[8]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》文中提出试验于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。
张可炜[9]2017年在《低磷胁迫下玉米突变体Qi319-96高光效机制的解析及转基因耐盐耐旱棉花新种质的创制》文中指出一、低磷胁迫下玉米突变体Qi319-96高光效机制的解析作物光合效率的提升与作物产量的提高密切相关,了解植物磷效率与光合作用的关系是农业可持续发展的重要课题。在玉米突变体筛选中发现耐低磷突变体Qi319-96与其来源亲本Qi319相比在低磷胁迫下具有更高的光合效率。本工作在无机磷酸盐充足(+Pi,1000μMKH2P04)和缺乏(-P,5μMKH2P04)条件下培养玉米Qi319-96和Qi319植株,以玉米叶片为材料进行了比较蛋白质组学、基因组学和生理学研究,试图探讨低磷胁迫下Qi319-96高光合效率的分子机制。突变体Qi319-96耐低磷能力的提高与其改善细胞内部Pi的利用效率有关低磷水平限制了植物生长和新陈代谢。在低磷条件下,Qi319和Qi319-96冠部的总磷含量没有显着差异,但Qi319-96的Pi含量比Qi319高52.94%;Qi319-96具有更高的叶绿素含量和光合能力;Qi319和Qi319-96叶片的淀粉和蔗糖含量也不同,Qi319-96叶片比Qi319含有更多的蔗糖。Pi饥饿下,Qi319-96可以更好地调整膜脂质组成,有更高的V-ATPase活性水平,增强了细胞内Pi的循环再利用;叶绿素生物合成得到改善,Qi319-96中几种卡尔文循环和"C02泵"关键酶的活性水平也显着高于Qi319,这导致低磷胁迫下Qi319-96中的光合作用性能优于Qi319。Qi319-96对低磷胁迫耐受性的提高是由于其改善了细胞内部Pi的利用效率,耐低磷玉米新种质可以利用细胞工程手段有效获得。miR395和miR399参与了玉米突变体Qi319-96叶片的Pi水平调控MicroRNA(miRNA)参与了调节植物的生长发育和抗逆反应等多种生理过程。在+P和-P条件下利用测序技术比较了 Qi319和Qi319-96叶片中miRNA的表达水平。在+P下发现有10个已知miRNA家族的23个成员和40个新miRNA呈现差异表达。在-P下有8个玉米已知miRNA家族的34个成员和23个新miRNA在Qi319和Qi319-96间表现出不同表达水平。-P下一些靶基因的表达水平在Qi319和Qi319-96间显着不同,miR395和miR399在玉米突变体Qi319-96叶片的Pi水平调控中扮演着重要角色。Qi319-96在低磷胁迫下有更好的光系统性能和碳固定系统性能磷饥饿降低了玉米叶片的Pn和Gs,但Ci增加,非气孔因素导致了 Pn的下调。低磷下 Fv/Fm、ΦPsⅡ、RC/CS、ABS/CS、ETo/Cs、TRo/CS、Ψo、△Ir/Io、ΦPSⅠ/PSⅡ)和RuBPcase羧化酶羧化活性下调,而DIo/CS、Vj、Vi增加,表明磷饥饿对整个电子传递链造成了伤害,降低了光系统的电子传递能力,吸收光能的热耗散增加,ATP含量降低,碳同化速率下调。不同基因型比较,Qi319-96具有更好的Ψo、△Ir/Io、Φ(PSⅠ/PSⅡ)和RuBPcase羧化酶羧化活性,低磷胁迫下Qi319-96与Qi319相比具有更高的ATP水平和二氧化碳同化能力。叶绿体高丰度差异表达蛋白在Qi319-96低磷耐受性的贡献在于促进光系统的稳定性、协调性和高效性叶绿体作为光合作用的位点,与植物生长和非生物逆境响应密切相关。对Qi319-96和Qi319的叶绿体蛋白质组进行了比较分析,试图了解Qi319-96具有更好碳同化能力的原因。在低磷胁迫下二维凝胶电泳图中,与Qi319相比Qi319-96显着上调的差异表达蛋白为27个,其中24个得到质谱鉴定。这些鉴定的蛋白可分为四类:第一类是光合作用参与蛋白,包括RuBisCO、ATP合酶CF1-β亚基、ATP合酶CF1-α亚基、PSⅡ放氧增强蛋白;第二类是参与光合作用系统稳定的蛋白,包括PSⅡ稳定性/装配因子HCF136、FtsH蛋白、叶绿素a/b结合蛋白;第叁类是电子传递链相关蛋白,包括Cytb6/f复合体铁硫亚基、玉米叶铁氧还蛋白NADP+还原酶;第四类为其他蛋白,包括肽-脯酰顺反异构酶、病程相关蛋白等。这些蛋白在Qi319-96的叶绿体中高丰度高累积起到了促进光系统的稳定性、协调性和高效性的作用,在磷饥饿下Qi319-96具有更好的电子传递性能和碳同化能力。以上工作初步揭示了 Qi319-96低磷下高光效的机制,即低磷耐受性的增加是由于细胞内Pi利用效率的提高,低磷胁迫下Qi319-96的光合作用系统具有更好的光系统性能和羧化系统性能。本工作为了解玉米光合作用系统应对低磷胁迫的机制提供了新信息,有望为高光效玉米改良提供新的策略。二、转基因耐盐耐旱棉花新种质的创制干旱、高盐度严重制约棉花的生产和影响纤维质量。生产上迫切需要培育耐盐耐旱棉花品种,以在水分胁迫和/或高盐分条件下维持棉花的生产能力,实现棉花稳产和纤维品质的稳定。在这部分工作中,将来自盐芥的TsVP基因(编码H+-PPase)、来自拟南芥的AtNHX1基因(编码Na+/H+ Antiporter)和来自玉米的ZmPLC1基因(编码PI-PLC)分别导入棉花,采用室内选择结合大田测试的方法,对转TsVP、转TsVP-AtNHX1、转ZmPLC1基因棉花的耐盐性或抗旱性进行了室内和大田测试,选育了耐盐耐旱性提高的转TsVP、转TsVP-AtNHX1、转ZmPLC1基因棉花,培育出一批棉花耐盐抗旱新材料。盐胁迫下TsVP基因的表达提高了转基因棉花的出苗率和在盐碱地中的产量棉花出苗和成苗是盐渍地植棉的关键,盐渍地中棉花的籽棉产量也为人们所关注。对表达TsVP基因和受体(野生型)棉花在盐碱地中的出苗时间、出苗率、成苗率、蕾期叶片碳同化能力、籽棉产量和棉纤维品质等进行测定,以评价选育出的表达TsVP基因的棉花育种材料的应用价值。结果表明在盐碱地中表达TsVP基因棉花的出苗时间与野生型相比可提前2d,且具有更高的出苗率和成苗率。在2013年的大田试验中,表达TsVP的棉花的CO2同化速率显着高于受体LM1138。表达TsVP基因的株系TP1、TP2和TP3的净光合速率分别高于受体30.75%、45.72%和50.61%,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)也分别高于野生型25.00%、42.50%和45.00%,表达TsVP的棉花具有比受体LM1138更好的碳同化能力和光合电子传递效率。过表达TsPT基因的棉花籽棉产量比野生型平均提高14.81%,与野生型相比棉纤维的品质也有所提高。温室内育种盘的种子出苗试验结果表明,当NaCl浓度大于100mM时,转基因株系50%种子出苗所需的时间显着少于受体LM1138。因此,我们的工作表明转TsVP基因棉花可用于提高盐渍地中棉花的经济产量和改善棉纤维质量。转AtNHX1-TsVP双基因提高了棉花的耐盐性和盐碱地中的籽棉产量为了提高棉花的高盐耐受能力,在春棉GK35中共表达了AtNHX1和TsVP基因。无论在温室盐胁迫下还是在东营盐碱地中,棉花叶片的相对含水量下降,但表达AtNHX1-TsVP的株系AT3比WT具有更高的相对水含量,表达TsVP-AtNHX1基因增强了棉花细胞的保水能力。在温室盐胁迫下或者在盐碱地中转基因株系AT3叶片中阳离子总摩尔数分别比WT提高35.79%和23.87%,叶片饱和渗透势也比WT分别降低23.88%和22.01%,这些细胞具有较低的饱和渗透势,有助于转基因棉花在盐胁迫下维持更好的水分吸收和持水能力,保持较高的相对水含量,促使表达AtNHX1-TsVP的棉花维持更高的光合作用能力。光合参数测定表明,表达TsVP-AtHNX1的棉花比WT具有更高的Pn和Gs。在盐碱地中表达AtNHX1-TsVP的棉花的出苗时间与受体GK35相比可提前2d。转AtNHX1-TsVP基因棉花具有比野生型(29.53%)更高的出苗率(53.22%)和比野生型(25.299%)更高的成苗率(49.45%),在萌发期和苗期呈现出更高的耐盐能力。转AtNHX1-TsVP基因棉花在盐碱地中表现出较高的籽棉产量,与野生型相比,平均增产22.46%。转AtNHX1-TsVP基因棉花耐盐性的增强可能与叶中更多的Na+、K+和Ca2+累积相关,这些阳离子的大量积累可能是AtNHX1-TsVP基因共表达导致的结果。阳离子在细胞中的适度积累有利于在盐胁迫下植物细胞维持离子稳态和细胞渗透势,从而赋予叶片细胞更高的相对水含量和维持较高的碳同化能力。转AtNHX1-TsVP基因棉花具有提高盐碱地中棉花产量的潜力,可应用于提高我国盐渍田的籽棉产量。转ZmPLC1基因提高了棉花的耐旱性和干旱胁迫下的籽棉产量PI-PLC在植物耐旱机制中起着重要作用。利用农杆菌介导法将ZmPLC1基因导入受体鲁棉研19(Lu19)中获得了表达ZmPLC1的棉花,Southern印迹分析、qRT-PCR和PI-PLC活性测定结果表明ZmPLC1基因整合到棉花基因组中并在细胞中有效表达。在苗期、现蕾期及花期叁个阶段研究了表达ZmPLC1的棉花对干旱逆境的耐受性。结果表明,在干旱生境下,表达ZmPLC1的株系PC1、PC2、PC3具有比受体Lu19更高的相对含水量、更好的渗透调节、改善的光合作用速率、更低的离子泄漏、更小的脂质膜过氧化和具有更高的籽棉产量。在新疆大田自然干旱条件下,转基因株系PC1、PC2、PC3与野生型(WT)相比,蕾花期叶片具有更好的二氧化碳同化速率,更值得关注的是,在大田干旱条件下表达ZmPLC1的株系具有更高的经济产量。表达ZmPLC1的株系PC1、PC2、PC3与WT相比显着增强了对干旱逆境的耐受性,且这种耐受性的提高与干旱胁迫下细胞积累更多溶质和ABA含量变化有关。依据温室和大田的测试结果,转TsVP、TsVP-AtHNX1和ZmPLC1基因的棉花提高了抗逆性,在干旱或高盐分条件下具有更高的籽棉产量。TsVP、TsVP-AtNHX1、ZmPLC1基因是可用于棉花抗逆改良的优良候选基因。
刘永红[10]2005年在《玉米根、叶器官对花期干旱的响应及其复水补偿生长研究》文中指出针对早害研究大多利用苗期材料或采用盆栽试验，难以全面反映产量形成期器官的胁迫响应、补偿生长及其相关性等问题，设置池栽与干旱棚相结合的控制性试验，研究花期干旱胁迫条件下土层厚度、基因型、水分处理对玉米花后根系、叶片的影响，以及复水后的补偿生长。采用间接和直接相结合的方法判断玉米植株水分亏缺情况，结果表明：试验处理的花期干旱胁迫引起了土壤含水量、冠层相对湿度，以及茎流强度、伤流强度、叶片相对含水量、蒸腾速率、失水速率的显着下降，导致了根、叶器官的水分亏缺，最终显着影响玉米干物质积累与籽粒产量，为水分胁迫研究奠定了基础。现将研究结果总结如下： (1) 形态与光合生理是根系、叶片器官最直接的水分响应。水分胁迫促使玉米最长节根、群体根分布层、单株根数、单株根长、单株根重、平均单根长、平均单根重等耕作层内根量的缓慢下降；复水后根系快速地补偿生长，其中轻度干旱的单株根数、单株根重超补偿生长。与此同时，水分胁迫促使穗下绿叶衰老，并随着胁迫时间的延长，显着地影响穗五绿叶面积，内在表现为叶片光合速率、Fv／Fm和Fv／Fo显着下降，细胞间CO_2浓度、单叶水分利用效率显着增加，而相对叶绿素含量保持稳定；复水后绿叶的衰老减缓，维持约7d的相对稳定期。可见，根量和叶绿素相对含量在水分亏缺过程中的相对稳定，正是复水后根系补偿与光合作用恢复的生理基础。响应指标间及与产量的相关性研究还发现，花期根系形态的水分响应指标与穗部性状、籽粒产量相关不显着，而叶片形态、光合生理的水分响应导致产量与穗部性状显着变化，因此，叶片的形态、生理性状是产量的基础性状系统。同时，研究并建立了玉米花后根系、叶片器官的水分响应指标。 (2) 渗透调节是水分胁迫细胞的重要响应。水分胁迫促使根系和叶片细胞的可溶性糖、脯氨酸含量以及细胞膜相对透性逐渐增加，随着胁迫时间的延长，根、叶细胞渗透调节物质出现“积累—衰减—再积累”的动态变化，由此表明，细胞的渗透调节是跃变而逐步衰退的过程。其中：根、叶器官以及品种、土层厚度在干旱胁迫期对渗透调节的影响则反映了作物适应乃至抵御干旱的能力。然而，胁迫解除后，叶片Pro、可溶性糖含量不是显着降低，而是持续增加，这可能与细胞内含物的补偿积累有关。
参考文献：
[1]. 玉米对水分胁迫响应的基因型差异及其生理机制研究[D]. 尹飞. 河南农业大学. 2004
[2]. 西瓜对干旱胁迫的响应机制及丛枝菌根真菌的缓解效应[D]. 莫言玲. 西北农林科技大学. 2016
[3]. 小麦对水分亏缺的阶段性反应及其机制研究[D]. 赵丽英. 西北农林科技大学. 2005
[4]. 干旱胁迫及复水对小麦苗期生长的影响及其生理机理[D]. 韩慧敏. 南京农业大学. 2014
[5]. 楸树优良无性系2-8苗期生理变化与基因表达对干旱胁迫的响应[D]. 麻文俊. 中国林业科学研究院. 2013
[6]. 黄淮海平原不同作物品种间产量差异及其抗旱机制[D]. 马垒. 南京林业大学. 2014
[7]. 干旱胁迫对小麦苗期生长的影响及其生理机制[D]. 田梦雨. 南京农业大学. 2009
[8]. 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
[9]. 低磷胁迫下玉米突变体Qi319-96高光效机制的解析及转基因耐盐耐旱棉花新种质的创制[D]. 张可炜. 山东大学. 2017
[10]. 玉米根、叶器官对花期干旱的响应及其复水补偿生长研究[D]. 刘永红. 四川农业大学. 2005