小麦抗寒力诱导过程中特异性蛋白质的合成

以5个不同抗寒性小麦品种（不抗寒的春小麦京771，抗寒性中等的郑州741和济南13号，以及强抗寒性冬小麦农大139和燕大1817）为材料，对其在抗寒锻炼过程中所发生的可溶性蛋白及膜蛋白组分的变化进行了电泳图谱的分析。主要结果如下： 1、可溶性蛋白质电泳图谱的分析表明：人工低温锻炼20天后，在不同品种中新合成的多肽分子量分别为：郑州741是28，73 KD;济南13号是24，28和73 KD;农大139是28，60，65和68 KD;田间抗寒锻炼的燕大1817为15，28，51，60，65和68 KD。 2、不同抗寒性品种经人工低温锻炼20天后，新合成的膜多肽分别是：郑州741为30和68 KD;济南13号为30，58，68和81 KD;农大139为18，21，27，32和56 KD。田间锻炼的冬小麦燕大1817为21，29，36，43和83 KD。 3、脱锻炼后，抗寒特异性的多肽及与抗寒相关的膜多肽发生减少或完全消失。 4、春小麦在低温锻炼后，抗寒力不显著提高，不产生抗寒特异蛋白质。此外，膜多肽的变化也较少。 以上结果进一步揭示和证实，在小麦的抗寒锻炼过程中无论是可溶性蛋白还是膜蛋白均确实有抗寒特异性蛋白的新合成，并在各品种间表现出某些共同的特异性多肽，这些新合成的多肽与品种的抗寒性存在密切的关系，品种愈抗寒，特异多肽的种类愈多。这些结果进一步证明，植物抗寒性是由多基因控制的。

小麦春化相关基因元件克隆分析与小麦矮化突变体的研究

一、 春化相关基因全长cDNA序列及其启动子的克隆与分析研究 通过建立小麦（Triticum aestivum. L. cv Jingdong No.1）胚芽春化cDNA文库，以春化相关基因VER2的3’端序列为探针，筛选获得全长1195 bp cDNA序列，它编码300个氨基酸。在VER2中存在植物疾病抗性反应蛋白和茉莉酸诱导凝集素两种蛋白的结构域。另外在VER2蛋白中存在核定位信号和多种磷酸酶的作用位点，VER2可能参与了多种调控途径。 以VER2基因的cDNA为探针，利用改进的池式PCR以及高密度膜杂交筛选的方法，从小麦TAC基因组文库中获得41,788 bp的基因组克隆，该序列含有11个基因，其中VER2基因位于第三个基因。VER2基因组序列含有3个内含子，4个外显子与cDNA序列100%同源。通过对转录起始点和转录终止点的分析，进一步证明从cDNA文库筛选得到的VER2基因为全长序列。 对VER2基因的上游启动子区域进行分析，发现基因上游启动子区存在三个小的重复序列，每个片段有482 bp，另有两个较大的重复序列，每个片段有2,161 bp。对上游2.8 kb启动子区（不含重复序列）的响应元件分析，其包括ABA响应元件（ABRE）、茉莉酸甲酯响应元件（Me-JARE）、胚乳特异性表达元件、参与淀粉酶合成的元件以及存在类似GA响应元件（ATAACAAAC）如ATAACATAC等等。根据VER2基因上游6 kb序列结构特点，将VER2启动子区域进行缺失突变形成10个片段，分别以GUS和GFP为报告基因构建成瞬间表达载体和植物表达载体等四类质粒。通过基因枪方法将最大片段（6 kb）驱动GFP报告基因的瞬间表达载体转入经春化处理或未春化处理的小麦幼叶中，结果发现GFP在春化处理的幼叶中表达，而在未春化处理的幼叶中不表达，说明VER2基因的启动子驱动基因转录受春化处理调控。 二、 小麦矮化突变体的研究 通过对小麦矮化突变体gaid遗传生理分析发现该突变体为半显性阻断GA信号途径，由此发现在赤霉素信号途径中，α-淀粉酶的诱导一定程度上通过某些与株高相关的基因控制。突变体gaid呈现对高浓度的脱落酸更敏感，当ABA浓度达到10-6M时，突变体的生长几乎完全受到了抑制，而野生型的生长需要ABA浓度达到10-5M时才能完全受到抑制。通过突变体gaid对乙烯等抑制型生长调节剂的响应实验研究，首次提出GA调控植物伸长生长存在两条信号途径，即GA基础水平信号途径（GA basal level signaling pathway）和GA正常水平信号途径（GA normal level signaling pathway），而乙烯以及高浓的GA合成抑制剂（如PAC）是通过第一条途径（GA基础水平信号途径）起作用。光形态建成中对植株生长的抑制作用存在独立于GA的信号途径。 突变体gaid的根系在强光照（63.5 Es-1m-2）和培养基内（低氧）的生长条件下，表现出弯曲、变短、加粗等异常性状，而随光照强度的减弱，这种根系异常生长的表型也减弱，在暗培养中则完全消失，但无论在哪种环境条件下，相对野生型对照而言，突变体的种子根短、侧根少。低浓度的ABA（10-8M）可以恢复突变体gaid根系在强光低氧条件下的正常生长发育。然而利用IAA及其极性运输的抑制剂（TIBA）、乙烯生物合成前提物（ACC）及合成抑制剂（AOA）处理突变体gaid，并没有发现突变体根系的生长发育得到恢复。 突变体gaid可能是一个新的属于小麦GA信号途径中的负调控基因（GAID）发生了突变或超表达，导致其负调控作用增强，呈现半显性的矮化突变。在与另一已知小麦GA信号途径中的负调控基因RHT的关系研究上发现，GAID可能对RHT蛋白磷酸化后的降解途径起抑制作用。通过双向电泳发现突变体gaid与野生型对照（京冬1号）在生长过程中存在差异蛋白，这将有助于对GA信号途径分子机理的深入研究。

I.小麦非叶器官碳酸酐酶活性与定位分析II.镉毒害导致芦苇胚性细胞死亡的激素调控研究

第一部分： 通过生理测定和化学染色分析了冬小麦品种小堰54和京411的叶片和非叶片组织的碳酸酐 酶活性。叶片碳酸酐酶活性(CA)在挑旗时期达到最大值，之后减少到最小，而在饱粒期又呈 增加趋势。从灌浆期到饱粒期，颖片和内稃的CA活性均减少，而外稃和种皮的CA活性均增加。在饱粒期，小堰54的叶片、颖片、外稃和种皮CA活性均高于京411。组织化学染色表明，CA主要分布在旗叶的叶肉细胞叶绿体中，也分布在非叶片组织颖片、外稃和内稃的叶肉和维管束鞘细胞的胞质中。这些结果表明，小麦非叶组织叶肉和维管束鞘细胞的胞质中的CA可能对饱粒期冬小麦的C4光合途径起作用。饱粒期小堰54的C02传递到Rubisco酶速率和抗旱性较京411高。 第二部分： 以继代培养的芦苇胚性细胞为材料，利用台盼兰拒染法检测了悬浮细胞死亡过程，并利用石蜡切片法及苏木精染色法观察了不同浓度镉对芦苇细胞的毒害作用。1000μM的CdCl2迅速导致芦苇悬浮细胞死亡，200μM的CdClz在接种后第5天引起悬浮细胞死亡，100μM的CdCl2在接种后第7天引起悬浮细胞死亡，≤50μM的CdClz在接种后7天不引起悬浮细胞死亡。同时对不同浓度镉处理的芦苇胚性细胞的内源植物激素和可溶性蛋白质进行分析，≤50μM的镉浓度显著地降低胚性细胞内IAA、ZR、GA3和GA4的含量，却提高ABA的含量，抑制可溶性蛋白质的合成：≥100μM的镉浓度显著地提高IAA、ZR、GA3和GA4的含量，却降低ABA的含量，促进可溶性蛋白质的合成。这些结果表明，镉的毒害至少包括镉浓度决定的两种细胞死亡机制，高浓度的镉(1000μM)引起的细胞死亡应当为坏死，而100μM的镉引起植物悬浮细胞发生程序性死亡。在较高浓度(≥100μM)的镉处理下，芦苇细胞内内源IAA、ZR、GA3和GA4的浓度较高，可能调控可溶性蛋白质的合成而促进细胞发生程序化死亡。

一种小G蛋白TaRAN1在植物细胞周期和发育过程中的功能研究

　　小G蛋白作为信号转导中重要的分子开关， 进化相当保守，与许多不同的调控因子和效应器分子相互作用，产生细胞功能的多样性。近年来，人们不断发现植物中小G蛋白家族的新成员，也不断揭示小G蛋白的新功能，许多植物特有的信号途径和功能需要小G蛋白这个重要的分子开关来完成，使它越来越成为人们研究的热点问题。但是，有关植物中Ran GTPase及其编码基因的研究工作报道很少，对与之相互作用的调控蛋白研究进展也刚刚开始。 　　TaRAN1 (AF488730) 是小麦来源的Ran同源蛋白编码基因，全长1055 bp, 编码221个氨基酸，它在植物发育过程中的功能还没有任何报道。本论文在验证了它是小G蛋白Ran家族的成员后，从分子水平上还发现它在植物细胞周期调控、对生长素以及胁迫应答信号转导过程中都起着重要作用，这也说明了它可能作为信号转导过程中重要的转换因子，参与了很多细胞的基本生理过程。 　　利用原核表达系统及亲和色谱的方法纯化了TaRAN1融合蛋白，并用放射性标记的GTP和竞争实验证实了它具有特异的GTP结合活性。TaRAN1的转录产物在小麦幼茎和花芽等分生组织活动旺盛的器官表达较多，而在老叶中表达较少。利用洋葱表皮瞬时表达系统分析表现，TaRAN1蛋白主要定位于细胞核，但其没有典型的核定位信号。 　　细胞周期一直是生物学领域中的热门问题，人们虽然在动物细胞中取得了很大进展，但在植物细胞中的研究远落后于动物。裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）是研究细胞形态和细胞周期的良好系统，利用此系统发现超表达TaRAN1的酵母细胞表现出许多新的细胞学表型，例如G2细胞周期延滞、染色体对紫外线敏感、细胞超长或多隔细胞的出现等;反义表达TaRAN1的酵母细胞呈近圆型、具有高度凝集的核并且生长速度缓慢、核质混合和无核细胞的数目明显增加。流式细胞仪检测实验也证实其细胞周期的异常。这些结果推测TaRAN1蛋白可能参与细胞周期的有丝分裂过程和发育的调控机制，并且在维持染色体结构稳定和完整性方面起着重要的作用。通过免疫荧光实验观察表明，超表达转基因酵母的微管多呈异常的狭小扇形结构，反义表达TaRAN1的酵母微管不能形成丝状结构，推测TaRAN1还可能参与微管（包括纺锤体）的结构形成过程。最后，我们用超表达TaRAN1的转基因拟南芥和水稻也证实了它的功能，其生长点表现出分生组织增多的原基、根生长点的有丝分裂指数有所改变、出现异常的细胞分裂时相等有关细胞周期异常的现象，更进一步说明了TaRAN1确实参与着细胞周期的调控过程，推测其与细胞周期从G2期进入M期的过程有关。 　　TaRAN1基因受IAA的诱导表达，且随着浓度的增加表达量增强。超表达的TaRAN1植株（包括拟南芥和水稻）的根表现出对外源生长素异常敏感，侧根显著变少，地上部分表现出生长素过量的表现型，顶端优势减弱，分蘖增多，生长周期延长等。HPLC测定转基因植物的IAA含量，明显高于对照。所以，TaRAN1可能还参与了复杂的生长素信号转导过程。TaRAN1基因还受各种胁迫处理的诱导表达，并且超表达植株对胁迫的忍受能力有明显提高，这说明TaRAN1还参与了胁迫信号应答的相应机制。Ran蛋白这些新功能目前还未见到其它报道。

冬小麦对盐分与臭氧胁迫的生理生态响应机理研究

本研究选用抗盐冬小麦品种—德抗961（DK961）和盐敏感品种—济南17（JN17）为试验材料。一方面，研究了冬小麦对盐分及臭氧胁迫的生理生态响应机制；另一方面，探讨了外源硝酸钾对小麦盐伤害的缓解机理，提出了盐胁迫下小麦优质高产的栽培技术规程。主要结论如下： 1 冬小麦产量与品质对不同浓度盐胁迫的响应 同一小麦品种在不同盐浓度胁迫下产量和品质存在显著差异，不同小麦品种在同一盐分浓度胁迫下产量和品质也有显著差异，说明盐胁迫下小麦产量和品质与小麦品种特性和耐盐性关系密切。在对照栽培条件下，两小麦品种的产量次序为JN17＞DK961；在轻度（0.3%）盐胁迫下，耐盐品种仍获得了较高的产量（仅下降5.8%），而盐敏感品种下降幅度较大（为22.9%），此时的产量次序为DK961＞JN17；DK961在0.5%盐胁迫下，产量较对照处理下降9.7%，而JN17下降了54.3%；在0.7％盐浓度环境中，DK961和JN17产量均出现了大幅降低，但DK961的产量仍显著高于JN17。 盐胁迫下的小麦品质指标表现为：在0.3％和0.5%盐浓度下，随着盐浓度的升高，蛋白质含量升高，淀粉含量下降；当盐浓度达到0.7%时，两者都快速下降。 2 不同耐盐性冬小麦品种对盐胁迫的生理生态响应 2.1品种与盐浓度对小麦生长特性的影响 盐胁迫造成了小麦的后期衰老加快，光合速率降低，生育期缩短。但这种影响会因小麦的耐盐性不同而有很大的差异：DK961在轻、中度盐浓度（0.3％、0.5％）下，生育期与无盐处理时无显著差异，但当盐浓度达到0.7%时，生育期出现了明显的缩短；相反，JN17生育期在各个盐浓度下都出现了显著变化。对盐敏感品种，盐胁迫导致小麦出苗期、拔节期推迟3-5 d，抽穗期和开花期提前6-7 d，成熟期提前10-15 d。盐胁迫对小麦生育期的影响主要是缩短生殖生长期。 2.2品种与盐浓度对小麦生理代谢的影响 不同冬小麦品种对盐胁迫产生的生理反应程度不同，耐盐小麦品种在一定的盐浓度范围内，盐胁迫症状不明显，生理反应比较迟钝，光合速率、气孔导度、光饱和点等基本维持在无盐处理的水平，丙二醛和活性氧清除酶活性增加不显著；盐敏感品种在各种盐浓度胁迫下或耐盐品种在过重的盐分浓度胁迫下，盐胁迫症状极为显著，小麦植株生长矮小，光合速率、气孔导度、光饱和点等大幅下降，丙二醛和活性氧自由基含量大幅上升，严重的情况下，小麦植株不能正常生长，甚至出现“干死”现象。 3 盐胁迫下冬小麦生理生态特征对臭氧浓度升高的响应 3.1 臭氧污染对小麦生理代谢的影响 3.1.1对小麦叶片气体交换的影响 气孔是小麦叶片与外界气体交换的“大门”，是臭氧进入叶片的主要通道，控制着蒸腾、光合、呼吸等重要生理过程。通常，高浓度臭氧环境中，小麦表现出较低的气孔导度。气孔的这种反应是植物限制臭氧进入叶片中的一种避害机制。 臭氧的强氧化性导致高浓度臭氧环境中小麦的光合速率下降。臭氧通过气孔进入叶片后，对植物叶片光合作用的抑制主要是由Rubiso酶含量/活性的降低引起的。研究发现，臭氧低于某一临界值时，产生的氧化伤害可以被植物体的抗氧化系统清除而不会对光合作用产生抑制，而高于该临界值时由Rubsico限制引起的光合速率降低将与臭氧吸收量呈线性关系。高浓度臭氧环境下，植物光合作用降低的生理原因，主要是臭氧导致叶绿素和可溶性蛋白分解，叶片衰老加快、叶绿体结构发生改变、活性氧清除酶活性升高，而与碳素固定有关的酶活性降低、光合产物向外运输受阻而导致的反馈抑制。 3.1.2对小麦生长特性的影响 研究表明，环境中臭氧浓度升高可引起小麦生长特性发生巨大改变。臭氧污染首先加快老叶的衰老，而对新叶的影响很小。然而老叶衰老能够将其中的营养转移到新生长叶片中，有利于维持植株的生长。臭氧环境下，老叶迅速衰老的同时，同一植株中的新生组织具有较高的Rubisco合成速率和总量，同化速率加强。这一现象被认为是植株在臭氧环境下的一种补偿机制。臭氧显著降低植株同化物向根系的分配，而同化物向根系分配的改变将导致根系与整株植物功能关系的改变。在水分亏缺环境下，植物根系的生长受到抑制，导致根系对土壤营养吸收能力的降低，从而间接降低叶片的光合速率。 3.2 盐胁迫引起的生理响应提高了小麦抵御臭氧伤害的能力 试验结果表明，盐胁迫引起的小麦生理响应（如，气孔导度降低、抗氧化酶活性升高等），显著增强了小麦抵抗臭氧伤害的能力。但这种保护作用是相对的，因为盐胁迫本身已对小麦生长产生显著的抑制作用。 3.2.1 气孔导度下降减少了臭氧的进入 研究发现，臭氧是通过气孔进入植物体内的，而盐胁迫引起的小麦气孔导度下降，显著减少了臭氧进入小麦体内的量，大大减轻了臭氧对小麦的伤害。本实验中，无盐栽培条件下，臭氧引起的小麦光合速率降低，达到了显著水平；而盐胁迫下，由臭氧引起的小麦光合速率降低，未达到显著水平。这说明盐胁迫引起的气孔导度降低，起到了减轻臭氧对小麦生长抑制的作用。 3.2.2 渗透调节能力的增强弱化了臭氧的伤害 盐胁迫引起的可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质含量的升高，大大增强了小麦抵御臭氧伤害的能力。如，臭氧往往造成植物蛋白质的分解，降低蛋白质含量；但盐胁迫下，可溶性蛋白含量是上升的，两方面协调，维持了植株蛋白质水平，促进了小麦生长。另一方面，渗透调节物质的积累，有利于小麦同化物的合成、转化和运输，加快了循环的节奏，这也是盐胁迫降低臭氧对小麦伤害的重要原因之一。 3.2.3 抗氧化能力增强降低了臭氧的氧化伤害 盐胁迫引起的小麦酶促保护系统抗氧化酶（SOD、POD等）活性升高，提高了小麦体内活性氧清除能力。臭氧污染可产生大量的活性氧自由基，对小麦产生强氧化伤害，抑制小麦生长。通常情况下，臭氧胁迫也可引起小麦抗氧化酶活性的提高，来适应这种污染环境。本实验表明，在盐和臭氧的交互作用下，小麦抗氧化酶活性的升高呈现了叠加效应，小麦的活性氧清除能力大大加强，减缓了小麦衰老进程，有利于小麦生长。 4 外源硝酸钾对冬小麦盐胁迫伤害的缓解机理及高产栽培技术规程 4.1 不同浓度硝酸钾处理对盐胁迫下小麦幼苗生理代谢的影响 植株体内K+/Na+比值是衡量小麦抗盐性的一项重要指标。盐胁迫下，小麦体内Na+含量快速上升，而K+含量相对下降，K+/Na+比值快速降低，打破了植株体内离子平衡，对小麦造成Na+“单盐毒害”，严重抑制小麦生长。可溶性糖、脯氨酸等低分子量渗透调节物质含量升高；膜质过氧化程度加重，电解质外渗量及丙二醛含量升高；活性氧自由基增多，抗氧化酶活性升高。 外源KNO3显著提高了小麦植株组织内K+/Na+比值，盐胁迫症状减轻，可溶性糖、脯氨酸等低分子量渗透调节物质含量比单独NaCl���迫时降低；膜质过氧化程度减轻，电解质外渗量及丙二醛含量降低；活性氧自由基减少，抗氧化酶活性恢复到接近正常水平。但过量施用硝酸钾同样不利于小麦的生长。实验结果表明，小麦生长环境中最佳的K+/Na+ = 16:100。 4.2 抽穗期叶面喷施硝酸钾对盐胁迫下小麦花后生长及籽粒产量的影响 根据小麦生长环境中最佳的钾/钠 = 16:100的实验结果，设计了对100 mM NaCl���长环境中小麦抽穗期叶面喷施10 mM KNO3溶液试验（Hoagland 营养液中已含6 mM KNO3），得出外源硝酸钾有利于盐胁迫下小麦生长的恢复及籽粒产量的提高，DK961和JN17的穗粒数分别比单纯盐胁迫时提高了1.9%和7.1%；千粒重分别提高了2.3%和2.8 %；产量分别提高了4.5%和12.3%；叶面喷施钾肥后，盐胁迫对耐盐小麦产量指标影响变小，小麦各项指标恢复到接近于对照水平。盐敏感小麦品种受到盐胁迫的伤害较重，产量下降幅度较大，施钾肥后小麦盐胁迫症状虽有改善，但仍与对照相差较远。所以，盐胁迫下小麦高产优质栽培中，耐盐品种的选用是首要的。 4.3外源硝酸钾对盐胁迫下花后小麦旗叶气体交换的影响 盐胁迫下小麦叶面喷施钾肥，旗叶光合速率在灌浆期比不施钾处理显著升高，且维持高光合速率时间延长，小麦后期衰老速率减缓。由于施钾处理使旗叶光合速率提高，功能期延长，使籽粒可溶性总糖含量和蔗糖含量高于不施钾的处理，促进了淀粉合成底物的供应，由此促进了淀粉的合成。盐胁迫下小麦抽穗期施钾，可促进小麦旗叶、籽粒的碳、氮代谢，淀粉合成速率加快。同时游离氨基酸含量增加，籽粒中蛋白质合成底物的供应增加，蛋白质产量提高。适宜的钾肥处理能够显著促进小麦植株碳、氮代谢过程，加速碳水化合物和蛋白质的合成，使籽粒蛋白质、淀粉产量提高。 4.4外源硝酸钾对盐胁迫下小麦花后旗叶抗衰老酶活性的影响 盐胁迫可使小麦代谢过程中产生的活性氧自由基增多，刺激酶促防御系统的保护酶（如，SOD、POD、CAT等）活性提高，但当盐浓度超过其上限时，酶活性达到一定的极限，活性氧自由基不能及时的清除，代谢发生紊乱，植株加速衰老或不能正常生长，出现“早死”现象。外源硝酸钾可有效缓解这一抑制作用，提高小麦在盐胁迫下的代谢能力，减少活性氧自由基的产生，减轻活性氧清除系统的压力，能较长时间维持叶片细胞结构的完整性，提高小麦抵抗盐胁迫的能力。 4.5 盐胁迫下小麦优质高产栽培技术规程 研究结果表明：选用高产优质抗盐小麦新品种，并合理配合施用钾肥是获得小麦优质高产的一项有效措施： 1） 选用高产优质抗盐小麦新品种 在品种选用上，首先要考虑苗期耐盐力好、个体分蘖强、成穗率高三大因素，在此基础上选择多穗、粒大、粒多的性状。 2）配合施用钾肥 钾肥基施和抽穗期叶面喷施皆对盐胁迫下小麦生长有促进作用。钾肥的施用量应根据土壤盐浓度而定，小麦生长环境中最佳的K+/Na+比值为16:100。

干旱对不同抗旱性冬小麦旗叶光合及主茎干物质转运的影响

以冬小麦品种长武134(抗旱性强)和陕253(抗旱性弱)为材料,研究干旱对旗叶净光合速率和叶绿素含量、主茎及其组成节间花前积累干物质的转运及其对穗粒重贡献的影响。结果表明,干旱条件下长武134主茎穗粒重降幅小于陕253;干旱缩短了小麦花后旗叶光合速率高值持续期(PAD)和叶绿素含量缓降期(RSP),长武134受影响程度较小。长武134除穗下节外,其余各节间及茎杆干物质转运量及对籽粒贡献率降幅均大于陕253;干旱提高了陕253穗下节和倒二节干物质转运率,降低了倒三节和下部节干物质转运率,茎杆干物质转运率无明显变化;长武134除穗下节外其余各节间及茎杆干物质转运率均明显低于对照,而且距离穗部越远的节位降低幅度越大。上述结果表明,干旱条件下不同节位干物质转运能力变化与距离穗远近有关,花前茎杆干物质转运并不能补偿籽粒产量的损失,花后旗叶光合功能期延长是小麦抗旱高产的主要原因。

施氮水平对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳、氮的影响

施用氮肥是提高作物产量和土壤有机碳(SOC)、氮(TSN)含量的重要养分管理措施。利用长期田间试验(19842~007),定量评价了常规耕作条件下5个施氮水平N 0(N0)、45(N45)、90(N90)、135(N135)和180(N180)kg/hm2处理下,小麦子粒产量、SOC、TSN和氮肥利用效率的变化。研究了施氮水平对黄土旱塬区小麦产量、SOC和TSN积累的影响。结果表明,19842~007年期间,N0、N45、N90、N135和N180处理小麦产量的平均值依次为1.2、2.4、2.9、3.2和3.4t/hm2;N0处理的小麦产量随试验年限而降低,年降低幅度达67 kg/hm2(P<0.001);但增施氮肥处理小麦产量降低趋势得到显著控制,当施氮水平提高到N 90 kg/hm2时,产量随年限呈现出缓慢升高的趋势。随着施氮水平的提高,地上部氮肥利用率由40%(N45)降低到28%(N180)。不同施氮水平条件下,SOC含量随年限呈缓慢升高趋势。23年后(2007年),N0、N45、N90、N135和N180处理下,0—20 cm土层SOC储量依次为16.9、18.2、18.7、19.0和19.1 t/...

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

施氮量对黄土旱塬区冬小麦产量和土壤水分动态的影响

为了探明施氮量对黄土旱塬区冬小麦(Triticum aestivum L.)籽粒产量和麦田土壤水分动态的影响规律,以抗旱性冬小麦品种长武58为供试材料,于2006～2008年连续两个年度在陕西省长武县对不同施氮量条件下麦田土壤贮水量动态、耗水规律、小麦产量和夏闲期降水补给率等特征进行研究。结果表明,麦田土壤贮水量随季节和降水明显变化,同一生育时期2.7m土层的土壤贮水量基本随施氮量的增加而减少。偏旱年每公顷施氮300kg和平水年每公顷施氮225kg均能够获得当年最大的籽粒产量和水分利用效率。每公顷施氮75kg和225kg均能在夏闲期获得较大的降水补给率。每公顷施氮225kg更有利于黄土旱塬区冬小麦的高产和稳产。

小麦/玉米苗期磷累积量对介质供磷水平反应的差异

小麦和玉米苗期是磷素营养的关键期和敏感期,研究两种作物苗期对介质供磷反应,可为合理施用磷肥提供参考。试验设缺磷对照、低磷胁迫、中等磷胁迫和正常供磷(P_2O_5含量分别为0、0.05mmol·L~(-1)、0.3mmol·L~(-1)和0.5mmol·L~(-1))4种磷水平,选取小麦"小偃22号"、"兰考4号"和玉米"屯玉65号"、"户单4号"为指标作物,用营养液培养法研究小麦、玉米苗期磷累积量对介质不同供磷水平的反应差异。结果表明,不同介质供磷水平下,两种作物苗期磷累积量显著不同且因作物类型、基因型、器官及测定时期不同而异。总体而言,介质供磷后,苗期早期生长阶段(出苗后25d以前),小麦的介质最佳供磷水平较玉米高;苗期后期(出苗后40～50d),小麦和玉米最佳供磷水平一致。如果以低磷胁迫作为对比进行分析,玉米苗期整株磷累积量对介质供磷的敏感性比小麦强;从不同基因型来看:"兰考4号"对介质供磷的敏感性强于"小偃22号","屯玉65号"和"户单4号"基本一致。缺磷条件下小麦较玉米磷效率高,供磷条件下玉米较小麦高;但不同基因型间规律性较差。

干旱对不同冬小麦旗叶光合产物供应能力的影响

研究干旱对小麦旗叶光合产物供应能力的影响,揭示小麦抗旱高产的生理机制,为提高小麦的抗旱能力及高产稳产提供理论依据。【方法】在防雨池栽培条件下,以旱地冬小麦品种长武134(抗旱性强)和水地冬小麦品种陕253(抗旱性弱)为试材,以适宜水分处理为对照(CK,土壤含水量为田间持水量的70%～75%),研究干旱处理(土壤含水量为田间持水量的50%～55%)对不同冬小麦旗叶光合产物供应速率(净光合速率和蔗糖合成能力)和供应持续期的影响。【结果】与对照相比,干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期旗叶净光合速率,缩短了净光合速率高值持续期(PAD),其中长武134降幅较小,净光合速率较高;干旱处理提高了冬小麦灌浆初期旗叶的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性,其中长武134增幅较大,且在灌浆中后期依然能保持相对较高的蔗糖供应能力;干旱处理缩短了冬小麦叶绿素含量缓降期(RSP),提高了丙二醛(MDA)含量,加速了旗叶的衰老,缩短了光合产物的供应持续期,其中长武134受干旱影响较小;干旱处理降低了冬小麦灌浆中后期主茎穗粒质量积累量及其速率,其中长武134降幅较小。【结论】干旱条件下,抗旱品种长武134旗叶在灌浆中后期可维持较高的光合产物...

在盐胁迫下外源维生素浸种对小麦发芽及幼苗生长的影响

维生素(Vitamin)又称维他命，为“万年青”产品，是维持人体生命健康必需的一类低分子有机化合物质。维生素对人体健康的作用人们研究很多, 维生素可以增强人体对感染的抵抗力，降低出生缺陷及降低癌症和心脏病发病率等，一旦缺乏，肌体代谢就会失去平衡，免疫力下降，各种疾病，病毒就会趁虚而入；而维生素对作物影响的研究却很少。目前为止，尚无对用维生素浸种的方法来研究外源维生素是否对小麦种子萌发及幼苗生长起调节作用的报道，且对其在小麦抗逆性方面影响的研究甚少，对盐的胁迫抗性研究尚未有人报道。小麦（Triticum aestivum L.）属于拒盐的淡土性作物。盐害不利于小麦生长，严重影响小麦的产量和品质。本研究采用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP，分别对供试小麦品种川育12（红皮）、川育16（白皮）小麦浸种后，在一般自然条件下和逆境（盐胁迫条件）下，进行试验。探讨在正常情况下与在不同盐浓度条件下，各维生素及盐浓度对小麦发芽及幼苗生长的影响，并且比较两种不同皮色的小麦在相同盐胁迫条件下的差异表现，同时研究维生素处理的特异性，且哪种维生素对盐害缓解作用最佳。研究结果表明：在无盐胁迫（自然）条件下，对用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP 浸种小麦川育12、川育16 后的种子萌发及幼苗生长（幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重）的研究结果表明：4 种外源维生素浸种均对小麦发芽有调节作用，都能提高其最终发芽率。但是提高幅度有所差异。用VB6 浸种后的小麦提高幅度最多，VC 次之，VPP 提高幅度最小。同时，4 种外源维生素浸种对小麦种子的出芽速度及芽后长势也有一定的影响。VB6、VC 处理的小麦种子出芽速度最快，萌发后长势最好；VB1 出芽速度相对较慢，VPP 最慢,但都大于对照；VB1 处理长势略高于对照，VPP 处理的小麦长势则低于对照。从整体来看，VB6、VC处理促进效应明显， VB1 次之，而VPP 在某些方面无效甚至产生负效应。此外，相同的维生素处理对不同的品种的种子萌发、生长效果也存在差异，各种维生素作用于川育12 的效应均强于对川育16。进一步对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中硝酸还原酶活性进行测定、分析。研究发现：并非所有种类的维生素对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中硝酸还原酶活性的提高都有帮助。幼苗根系TTC 还原力在不同维生素处理下存在显著差异，而与小麦品种关系甚微。经VB6、VC 处理后，根系TTC 还原力测定值均显著高于对照，VB1 不明显，VPP 则略低于对照。VB6、VC 处理的幼苗叶片中硝酸还原酶的含量大于对照，VB1 与对照相差无几，而VPP 处理的川育12 幼苗叶片中的硝酸还原酶活性比对照CK 略高，而在川育16 中则略比对照CK 有所下降，呈现出抑制效应。综上结果表明：VB6、VC 具有促进种子发芽，幼苗生长及根系生长的作用，是较好的促生长剂；VPP 具有抑制作用，是较好的抑制剂，可进一步研究、开发利用。在盐胁迫条件下，对用4 种不同维生素VB1、VC、VB6、VPP 浸种川育12、川育16 后的种子萌发及幼苗生长（幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重）的研究结果表明：在不同盐浓度胁迫条件下， 各处理的种子萌发及幼苗生长均受到不同程度的抑制。随着盐浓度的增加, 发芽率、发芽指数和活力指数成下降趋势；幼苗的根长、根重、苗高、苗鲜重不断降低。4 种维生素处理间也表现出较大差异。VB6、VC 在每个处理中均保持对盐害的缓解作用，VB6 较VC 更易于促进发芽及幼苗生长。最终发芽率高，根系多、长、重，苗高高、重。而VB1、VPP 则表现出抑制作用。在高盐浓度150mM 时，4 种维生素浸种后的种子，其最终发芽率均不能达到40％，但VB6、VC 处理最终发芽率、苗重、根重均高于对照，VPP 最终发芽率、苗重、根重均低于对照。进一步对幼苗根系TTC 还原力及幼苗叶片中脯氨酸含量进行测定、分析。研究发现：不同盐浓度，不同维生素处理、不同品种间存在差异。随着盐浓度的增加（75mM，100mM，150mM），幼苗根系TTC 还原力活性成下降趋势，幼苗叶片中脯氨酸的积累量成上升趋势。VB6 处理脯氨酸含量增加最为明显，VC 次之，VPP 与对照接近，其变化幅度最小。经VB6、VC 处理后的幼苗根系还原强度，在不同盐浓度下，测定值均显著高于对照，VB1 不明显，VPP 则低于对照，产生负效应。此外，品种间表现不尽相同，相同的维生素处理，相同的盐浓度对不同的品种的种子萌发、生长效果也存在差异， 4 种维生素对川育16 的作用均强于川育12，但其影响趋势是一致的。说明VB6、VC 具有耐（抗）盐性，可以促进种子发芽和幼苗生长，是较好的耐（抗）盐拌种剂。 Vitamin is one kind of necessary low molecular compound for humans tosustain health and life. Lots of Studies have been done on the effectc of the vitaminsfor people. Vitamin can help people improve the body's natural resistance to disease,Drop the rate of birth defects、cacers and the incidence of the heart diseases. Ifpeople have less of them, the metabolism of the organism may throw off balance,immunity may drop off, and catch disease; Though the effects for Vitamin to thecrops are limited. up to now, there’s no one use soking seeds of wheats with vitaminsas a method, to study on how the effects will happen on the wheat seed germinationand seedling growth, and there are only few reserches on antireversion force forwheats ,none for the antireversion force in Sault stress condition.Wheat（Triticum aestivum L.）is sensitive to the salt, so the salt damage will doharm to wheat’s growth, it will have an unfavorable impact on the output and thequality of wheat.On this reaserch, we Soaking CHY12(red)、CHY16 (white) wheat seeds withVitamin C, B1, PP, B6 (50mg/L) as a pretreatment first. Then under two condition: one is in the normal environment the other is in different Salinity, we begin ourexperiments. Then disscuss on if the vitamin and salinity affect the wheat seedgermination and seedling growth, and what is the different between the two of them,the result shows that:Under the normal condition, after soaking seeds with VB1、VC、VB6、Vpp，we study on the their seed germination and the seeding growth(the root length andweights, The seedling heights and weights), it shows that all of those four kinds ofvitamin can adjust the seed germination, but different in The growth rate. VB6 isbest for increase, VC comes second,VPP is the worst. Meanwhile, those four vitaminalso have effect on the speed of the sprouting of the wheat. VB6、Vc can faster theseed germination most, and the seedlings are all doing well; VB1 do little effects onthe budding, Vpp is the worst, but all treatments are better than CK; but in Vi, VB1some what above the CK, while VPP lower than that. On the whole, the acceleratingeffect of VB6、VC are obvious, VB1 takes second place, but VPP in some aspects arenoneffective even have negative effect. Furthermore, different kind of seeds with thesame vitamin may different in seed germination and seedling growth, four vitaminson CHY16 is better than CHY12.More studies on TTC reductive capacity of roots and the activity of nitratereductase in the leaves, the reasult shows not all the vitamin can help the seedlings toimprove the TTC reductive capacity and the activity of nitrate reductase. TTCreductive capacity in different treatments shows significant differences,but notcorrelate to the variety of the wheat. The TTC reductive capacity of VB6、Vctreatments are all higher than CK, VB1 is nearly the same as CK, VPP is a littlelower than CK. Through the study of acivity of nitrate reductase, it shows that,VB6、VC are higher than CK ,VB1 is nearly the same as CK also, VPP is a little higher inthe CK of CHY12 but lower in CHY16. Through all the results above: VB6、Vc helpthe wheat seed germination, seedling growth and the growth of roots, is theperfectable factor of stimulating the growth; Vpp is a inhibition, that’ll be furtherreserch,and well develop and utilize in the future.Under the different Salinity condition, after soaking seeds with VB1、VC、VB6、Vpp，we study on the their seed germination and the seeding growth(the root lengthand weights, The seedling heights and weights), it shows that: under differentsalinity, the seed germination and the seedling growth of any treatment are inhibited.With the increase of the concentration, the germination rate, Vi、Gi all had fallen; theroot length and weight, the seedling heights and weights steadily sank down. There are also have pronounced difference between all treatments with four differentvitamins.VB6、VC in all treatments are alleviative the salt damage, VB6 is easier tocause to put forth buds than VC, and it’s quantitative value is the highest in theultimate germination rate, in root and seedlings’ hight and weight. Though the VPP、VB1 are seems to inhibite its growth. Under the high concentration150mM Nacl, theultimate germination rate in all treatments are below the 40%, but VB6、VC’squantitative values in any experiments are higher than CK,while VPP lower thanCK.Then we study on the TTC reductive capacity of roots and the content of Polinein leaves, the result shows that between the different salinity, different vitamintreatments, different varieties of the wheat have discrepancy.along with theincreasing concentraion of the salinity（75mM，100mM，150mM），TTC reductivecapacity of roots decreases, the accumulation of the content of Poline in leaves havean upward trend. The increase of VB6’s treatment are obviously, VC comessecond,VPP is nearly come up with CK, changes a little. In TTC reductive capacity of roots’s reserch, VB6、VC are higher than CK at any time,VB1 is not palpable,VPP is lower than CK, makes negative affect on wheat. In addition, varieties of thewheats are remain different, no matter it shows promoting or inhibiting, all fourvitamins have moreobvious effects on CHY16 than CHY12, but the tendency of theeffection are the same. It is say that VB6、VC can help wheat to standwith the saultwell, and promot in growth，they are the better reagent to mix with the seed.

水肥空间组合对成熟期冬小麦各器官氮磷养分分配的影响

以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,冬小麦(Triticum aestivum L.)小偃22为供试植物,在全生育期人工控制土壤水分条件下,采用分层隔水土柱法研究了与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦不同器官氮、磷养分累积及分配的影响.结果表明:(1)冬小麦不同器官氮、磷累积量表现为籽粒茎秆、叶>穗余部>根系.(2)与整体湿润处理相比,上干下湿水分处理可降低小麦各器官氮、磷累积量,但仅籽粒氮、磷累积量所占比例减少,而营养器官氮累积量所占比例均增加.(3)从肥料处理看,单施氮、单施磷和氮磷配施处理的小麦植株各器官氮、磷累积量均比对照增加,但籽粒氮、磷累积量所占比例均减小.(4)施肥层根系氮、磷累积量比对照相对增加,并以0～30cm土层根系氮、磷累积量为最高.(5)单施氮条件下,以0～90cm土层施肥各器官氮、磷累积量最高,0～30cm土层施肥最低;单施磷和氮磷配施时,以0～90cm土层施肥处理籽粒氮、磷累积量最高,其次是0～30cm土层施肥.由于石灰性土壤中肥料氮终产物以硝态氮为主且容易移动,而磷肥不易在土壤中迁移,在生产实践中仍以氮磷配施入0～30cm土层为佳.

不同类型作物对干湿交替环境的反应

通过对干湿交替环境下春小麦、马铃薯、大豆和玉米等作物的产量、水分利用效率及光合作用、蒸腾作用、气孔导度等生理变化的研究表明 :( 1 )春小麦和马铃薯在干湿交替环境下可获得与充分供水相当的产量而它们的水分利用效率却显著提高 ,大豆减产幅度较大 ,玉米减产严重 ,其水分利用效率显著低于全湿处理 ;( 2 )浇水后各作物的光合速率、蒸腾速率和气孔导度都有所增加 ,但不同作物增加的幅度不同 ,就是同一作物各指标的增幅也不同 ;( 3)干湿交替环境下同化物的运输模式有利于春小麦籽粒的充实和马铃薯块茎的膨大 ,而不利于玉米产量的形成 ;( 4 )产量不仅决定于营养生长阶段 ,更主要决定于生殖生长阶段。此外 ,还就干湿交替过程中若干生理变化和经济产量形成机制作了初步探讨。

水肥空间组合对冬小麦生物学性状及生物量的影响

目的】研究水肥空间组合对冬小麦形态指标及生物量的影响,对指导旱地施肥具有一定理论和实践意义。【方法】以肥熟土垫旱耕人为土为供试土壤,在全生育期遮雨和人工控制土壤水分条件下,采用分层隔水土柱试验法研究与田间土层分布相同土柱不同土层水分、氮、磷组合对冬小麦叶面积、株高、分蘖数、生物量、根冠比和收获指数等指标的影响。【结果】与整体湿润水分处理相比,上干下湿水分处理(0～30cm土层干旱胁迫,30～90cm土层湿润)下,抽穗期小麦旗叶面积、株高分别降低7.03%和3.77%;小麦地上部和根系生物量及收获指数也不同程度降低,但根冠比增加。从肥料处理看,单施磷和氮磷配施处理,小麦叶面积、株高、有效分蘖数和总生物量均极显著高于单施氮和CK,这与供试土壤各土层严重缺磷,而氮素供应相对丰富有关。从不同土层施肥看,在两种水分处理下,单施氮时,以均匀施入0～90cm土层小麦叶面积、株高、有效分蘖数、地上部生物量和根系生物量最高,施入0～30cm土层最低;单施磷和氮磷配施时,0～90cm与0～30cm土层施肥间总叶面积、旗叶面积、株高、有效分蘖数以及总生物量差异不显著,但均显著高于30～60cm和60～90cm土层相应施肥处理。【...