臭氧胁迫对冬小麦光合作用、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

在大田试验的条件下,利用开顶式气室(OTC)研究了臭氧胁迫对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期)光合作用、膜脂过氧化以及抗氧化系统的影响.结果表明,在150nmol·mol-1O3浓度范围内,随着O3浓度的升高和熏气时间的增加,冬小麦叶片总叶绿素、叶绿素a和b含量总体降低,但孕穗和扬花期T1处理组总叶绿素和叶绿素a含量较CK组有所升高;气孔导度(Gs)开放受到影响,单位叶片面积活性降低,胞间CO2浓度(ci)和气孔限制值(Ls)呈波动变化.同时,冬小麦启动了自我保护机制,具体表现为SOD(超氧化物歧化酶)活性先快速升高而后逐渐下降,POD(过氧化物酶)活性呈先下降而后快速升高的变化趋势;从拔节期到扬花期以及从灌浆期1到灌浆期2,CAT(过氧化氢酶)活性表现为先快速升高而后"相对降低",MDA(丙二醛)含量则持续升高;类胡萝卜素含量先升高后下降,单位叶片面积热耗散增加.结果表明,抗氧化酶并不能完全消除冬小麦体内过多的活性氧,造成活性氧积累,进一步加剧了膜脂过氧化作用,导致膜透性增加,叶绿素降解,净光合速率降低,加速冬小麦叶片的老化.     

臭氧对水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

采用 OTC- 1型开顶式气室研究臭氧对不同生育时期水稻叶片膜脂过氧化和抗氧化系统的影响 .实验结果表明 ,随着臭氧浓度增加 ,水稻叶片叶绿素含量、叶绿素 a/b值下降 ,膜相对透性和丙二醛 (MDA)含量上升 ,过氧化物酶 (POD)活性逐渐上升 ,过氧化氢酶 (CAT)、超氧化物歧化酶 (SOD)活性开始被诱导上升 ,当浓度达到 200 nl· L^-1时反而下降 .叶绿素含量及叶绿素a/b值与 MDA含量呈显著负相关 ,膜透性与 MDA含量呈显著正相关 ,叶绿素含量与 POD活性呈负相关 .臭氧造成活性氧的产生和清除之间的失衡 ,加剧了膜脂过氧化作用 ,对水稻的膜系统产生了危害 ,降解叶绿素 ,加速叶片的老化 .     

高浓度铬对凤眼莲的伤害及膜脂过氧化作用的影响

为了初步探讨在高浓度重金属胁迫下凤眼莲(Eichhornia crassipes)的生理变化,通过急性实验法从活性氧伤害角度探讨铬伤害凤眼莲的机理.结果表明,在高浓度(50ppm)铬污染下,凤眼莲叶片中SOD和CAT活性以及叶绿索α的含量明显下降,组织电解质外渗率和MDA含量明显升高,与对照值之间的差异达显著水平(P<0.05);叶片中H_2O_2含量无明显变化.     

镉胁迫对小麦叶片细胞膜脂过氧化的影响

镉胁迫使植物体内活性氧自由基清除系统的功能降低,造成细胞内H₂O₂积累,抗坏血酸过氧化酶和谷胱甘肽还原酶活性下降,内源抗氧化剂抗坏血酸和谷胱甘肽含量减少,小麦叶片的组织自动氧化速率显著提高。细胞内丙二醛的积累表明,膜脂过氧化发生和膜系统受到损伤。推测小麦镉伤害过程中,活性氧自由基代谢失衡造成的膜脂过氧化起着重要作用。     

臭氧处理对海带膜脂过氧化和脱酯化伤害研究

采用生态毒理学和生物化学的方法，选用海带的2个品系——海带901和荣城1号为实验材料，研究了不同剂量的臭氧处理对海带膜脂过氧化和脱酯化伤害作用结果表明，随着臭氧处理强度的增加，海带的2个品系的光合速率均下降同时。膜相对透性增大，细胞内H2O2含量上升，微粒体膜中磷脂减少，游离脂肪酸增加海带901中无论是细胞匀浆中丙二醛(MDA)含量，还是微粒体膜的MDA含量在臭氧处理下均无显著变化，而荣城1号微粒体膜的MDA含量在臭氧处理下显著提高，说明海带901在臭氧氧化胁迫下膜的损伤是由膜脂脱酯化单独造成的，与膜脂过氧化无关，而荣城1号膜的损伤是由膜脂过氧化和脱酯化共同引起的。     

SO2对大鼠肺泡巨噬细胞膜脂流动性及酶活性的影响

采用直接吸入染毒法,对SO2吸入大鼠的肺泡巨噬细胞(AM)进行提取,测定了大鼠吸入SO2后AM细胞膜表层和疏水区膜脂流动性、ATP酶、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及细胞膜脂质过氧化程度.结果表明,AM细胞膜脂荧光偏振度升高,细胞膜疏水区和表层膜脂流动性均显著降低;AM细胞膜结合酶ATPase活性与SO2浓度呈现显著负相关性;AM细胞膜SOD活性下降,脂质过氧化水平升高各项指标与SO2浓度之间均呈现一定的浓度-效应关系.     

开放式臭氧浓度升高对2个冬小麦品种光合损伤的研究

在开放式臭氧浓度升高（ozone-free air controlled enrichment,O₃-FACE）平台上,观测了高浓度臭氧（正常大气臭氧浓度的基础上增加50%）对2个冬小麦(Tritcium aestivum L.)品种（烟农19和扬麦16）在灌浆期内功能叶片光合损伤的情况．观测显示,整个灌浆期内2个小麦品种有关参数响应的趋势表现一致:①净光合速率（P_n）逐渐下降,在臭氧处理35 d时,烟农19和扬麦16降幅分别达到56.21%和21.82%．②荧光动力学参数F_v/F_m（最大光化学量子产量）、q_p（光化学淬灭系数）、Φ_exc（PSⅡ有效光化学量子产量）、Φ_PSⅡ（PSⅡ实际光化学量子产量）呈下降趋势,NPQ（非光化学淬灭系数）逐渐上升;在能量分配方面,吸收的光能在PSⅡ天线色素的耗散部分（%D）升高、用于PSⅡ光化学反应的部分（%P）降低,而不属于前两者的其它消耗部分（%X）变化不明显．在臭氧处理35　d时,烟农19和扬麦16的Φ_PSⅡ分别下降24.42%和9.97%.③光合色素参数Chla/Chlb(叶绿素a/叶绿素b）比值上升,而Chlt/Car(叶绿素/叶黄素)的比值下降.④叶绿体内依赖Mg²⁺、Ca²⁺的ATP_ase(ATP酶)活性和ATP含量均增加．上述参数随臭氧处理时间延长,变化幅度和品种间的差异趋于显著,当臭氧处理35 d时,变幅最大,且烟农19变幅显著大于扬麦16．结果表明,在臭氧浓度升高环境下,作物通过增加热耗散、改变色素含量和结构、提高ATP_ase活性等进行防御和损伤修复．随着处理时间的增加,臭氧对冬小麦的光合损伤具有累积效应,且2个品种表现出较大的差异性．     

蒽对太平洋牡蛎不同组织抗氧化酶活性差异性影响与膜脂质过氧化研究

在实验条件下采用生态毒理学和生物化学方法,选用常见的环境污染物多环芳烃蒽,以太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)为实验材料进行毒理实验.研究了太平洋牡蛎消化腺、鳃、唇瓣和肌肉4种不同组织中的3种抗氧化酶--超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)对蒽胁迫的敏感性;同时研究了4种不同组织膜脂过氧化的差异.结果表明:(1)4种不同组织中3种不同抗氧化酶对蒽敏感性有显著差异性.(2)4种不同组织的膜脂过氧化伤害程度表现为:消化腺＞鳃＞唇瓣＞肌肉.     

单一重金属污染对水稻叶片光合特性的影响

以杂交稻协优818为材料，研究了Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋ 3种重金属离子对水稻叶片光合特性的影响。试验结果表明：（1）Cu^2＋在低浓度时BI起叶片叶绿素含量降低。而Hg^2＋、Cd^2＋在低浓度时。则导致叶绿素含量增加：高浓度时，3种重金属均BI起叶绿素含量降低。同时，低浓度时3种重金属离子均导致叶绿素a／b值升高：高浓度时则均引起叶绿素a／b值下降。（2）Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋对水稻叶片叶绿素的吸收光谱均无明显影响，在活体条件下并未发生卟啉环中Mg^2＋的置换。（3）Cu^2＋、Hg^2＋、Cd^2＋均引起叶片希尔反应活力降低，即重金属污染明显影响光合作用。     

UV-B辐射增强与O3胁迫对冬小麦光合特征的影响

为探明UV-B和O3复合胁迫对冬小麦光合作用的影响,开展了UV-B和O3单因子及其复合的大田开顶式气室（OTC）试验（CK,自然空气和UV-B辐射强度;T1,O3含量100 nmol.mol-1±9 nmol.mol-1;T2,UV-B辐射强度相对CK增加10%～10.9%;T3,复合处理组）,利用LCpro＋光合仪和...     

CO2对冬小麦和大豆籽粒成分的影响

采用开顶式气室对冬小春,大豆进行不同ＣＯ２浓度处理,同紫外可见光光度计,蛋白质分析仪,气相色谱仪、ＹＧ－２脂肪提取器和半自动定氮仪等对成熟后冬小麦,大豆籽粒进行成分分析。结果表明,ＣＯ２浓度升高对大豆籽粒粗蛋白、粗脂肪含量均有正效应,随ＣＯ２浓度升高大豆籽粒不饱和酸含量增加,饱和酸减少。ＣＯ２浓度变化对冬小麦籽粒粗蛋白,赖氨酸的影响比较复杂,就蛋白质,赖氨酸２项指标,当大气中ＣＯ２浓度增加１倍,对     

水分减少与增温处理对冬小麦生物量和土壤呼吸的影响

通过田间控制试验,设置对照(CK)、水分减少30%(W)、增温2℃(T)、水分减少30%+增温2℃(TW)这4种不同处理,利用静态箱-气相色谱法测定土壤呼吸,研究水分减少与增温处理对冬小麦生物量和土壤呼吸的影响.结果表明,在拔节-孕穗期,T和TW显著增加了冬小麦地上生物量,增幅分别为46.0%(P=0.002)和19.8%(P=0.032);T和TW也显著增加了收获的地上生物量,增幅分别为19.8%(P=0.050)和34.6%(P=0.028);而W对地上生物量无显著影响;W、T和TW处理都没有显著改变地下生物量.相比于CK,T和W对土壤呼吸平均速率没有显著影响(P0.05);TW使土壤呼吸平均速率降低了22.4%(P=0.049).T降低了土壤呼吸温度敏感性系数((Q_(10)).本研究表明水分与增温的复合处理对农田生态系统产生了与单—因子处理不同的生态效应.     

施用生物炭对麦田土壤细菌群落多样性和冬小麦生长的影响

通过长期田间定位试验研究土壤细菌群落的多样性及作物生长对施用生物炭的响应,为生物炭在农田中的合理应用提供科学依据.以冬小麦为研究对象,设置生物炭施加量为0(B0对照)、 5(B1)、 10(B2)和20 t·hm^-2(B3)这4个处理,结合Illumina MiSeq高通量测序技术探究不同生物炭施用量对冬小麦扬花期和成熟期土壤理化性质、土壤细菌群落多样性和作物生长的影响.结果表明,土壤含水量、 pH值、土壤有机碳、全氮、硝态氮含量、冬小麦生物量、氮吸收和产量随着生物炭施用量的增加均表现出增加趋势.高通量测序结果得出B2处理显著降低了扬花期细菌群落α多样性;土壤细菌群落组成对不同施用量的生物炭和物候期的总体响应在分类上一致,本研究以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门(相对丰度>5%),酸杆菌门的相对丰度下降,但随着生物炭的施用,变形菌门和浮霉菌门的相对丰度增加.冗余分析、共现...     

黄淮地区冬小麦霜冻灾害风险评估

黄淮地区是我国主要粮食作物冬小麦的主产区,易受霜冻灾害的影响,研究该区的霜冻灾害风险对保障我国粮食安全具有现实意义。结合分区的冬小麦物候期及其霜冻指标,以该地区56个气象站点1951—2005年日最低气温为基础数据,提取霜冻日记录。并基于年霜日数-年减产率曲线,以信息扩散理论为指导,通过IDW插值得到减产率≥10%、2...     

长三角地区春季臭氧污染特征及其对冬小麦产量的影响

春季是长三角地区对流层O₃污染的高峰期之一,高浓度的O₃暴露会影响冬小麦生长导致减产.利用长三角地区各城市2014年春季逐时ρ（O₃）观测数据,研究了长三角地区春季O₃污染特征,并结合O₃暴露指数（M7指数和AOT40指数）和剂量-响应关系模型,详细评估了长三角地区O₃污染对冬小麦产量的影响.结果表明:长三角地区春季ρ（O₃）空间上总体呈南低北高的分布,长三角地区北部江苏和上海的ρ（O₃）明显高于南部的浙江地区,在浙江北部、江苏和上海等地区,整个春季日最大8 h ρ（O₃）平均值超过107 μg/m3,最高值出现在5月,超过128 μg/m3;一半以上的城市ρ（O₃）超标[超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》中8 h滑动平均ρ（O₃）的二级标准限值（160 μg/m3）]日数在10 d以上,其中南京和扬州超标日数最多,分别为27和20 d;相应地,O₃暴露指数也呈南低北高的分布,其中苏北地区O₃暴露指数最高,导致长三角地区平均冬小麦相对损失达5.7%（M7）~25.5%（AOT40）,造成的产量损失为7.85×105 t（M7）~4.49×106 t（AOT40）,其中,苏北地区为5.8%（M7）~25.9%（AOT40）,造成的产量损失为6.77×105 t（M7）~3.86×106 t（AOT40）,占长三角地区冬小麦产量损失的86%以上.研究显示,当前长三角地区O₃污染及其对冬小麦产量的影响已相当严重,特别是对苏北地区,而苏北地区是我国重要的冬小麦产地之一,因此,应当科学有效地治理O₃污染以缓解粮食安全问题.      

气候变化对鲁西北平原冬小麦产量的影响及对策

气候变化会导致气候资源发生改变,从而引发粮食安全问题.耦合区域气候模式和作物生长模型,可定量分析气候变化导致的作物产量变动,探讨适宜的田间管理应对措施.研究以冬小麦作为研究对象,以我国粮食主产区之一的鲁西北平原作为研究区域,耦合MIROC-RegCM3区域气候模式和CERES-Wheat作物生长模型,开展A1B温室气体排放情景下,气候变化对冬小麦产量的影响及适应措施研究.结果表明,A1B气候情景下,该区域冬小麦潜在产量会有所下降;在现有管理措施的基础上,可通过培育对春化作用依赖较小的品种、 适当提早播期、 增加越冬水灌溉量等方式保证产量,减少年际间变异.该文研究结果可为应对未来气候变暖、 确保粮食安全提供参考.     

秸秆还田配施化肥对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探究关中地区秸秆还田配施化肥对土壤养分和冬小麦产量的影响,研究采用裂区试验设计,主区为：秸秆不还田（S₀）和秸秆还田（S）;副区为：不施肥（WF）、氮肥（NF）和氮磷肥（NPF）.应用生态化学计量的方法,探究秸秆还田配施化肥下土壤碳氮磷含量变化及其和产量的关系.结果表明,秸秆和施肥互作对表层（0~20 cm）土壤有机碳、全氮和全磷含量均产生显著影响（P<0.05）.与S₀WF处理相比,SNPF处理显著提高表层（0~20 cm）土壤有机碳和全氮含量（P<0.05）.秸秆和年份互作对表层（0~20 cm）土壤全氮含量产生显著影响（P<0.05）,随着秸秆还田时间的增加,在2021年SWF处理下表层（0~20 cm）土壤全氮含量显著高于S₀WF （P<0.05）.秸秆和施肥及其互作对20~40 cm土层有机碳和全氮含量无显著影响（P>0.05）,但对20~40 cm土壤全磷含量产生显著影响（P<0.05）,与SWF处理相比,SNPF处理显著增加了20~40 cm土层全磷含量（P<0.05）.秸秆还田配施化肥对土壤化学计量特征也产生显著影响.与S₀WF处理相比,S₀NPF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N,提高表层（0~20 cm）土壤C：P和N：P.与SWF处理相比,SNF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N.秸秆还田配施化肥对冬小麦产量也产生显著影响,2020年和2021年SNPF处理与S₀WF处理相比分别增产24.23%和28.9%.相关性分析表明,产量与C：N （P<0.05）和C：P （P<0.01）呈显著正相关关系.全氮和N：P与处理年份呈极显著正相关关系（P<0.001）.综上所述,在关中地区秸秆还田配施氮磷肥处理（SNPF）会改善土壤养分,改变土壤化学计量特征,同时提高产量.因此,本研究结果表明秸秆还田配施氮磷肥（SNPF）是优化区域农田养分管理,提高粮食生产能力的有效途径.