【摘要】：漬澇是亞熱帶和熱帶地區(qū)玉米主要的非生物脅迫,嚴(yán)重影響玉米的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。玉米苗期階段被認(rèn)為對(duì)漬澇脅迫極為敏感。然而,玉米苗期的易受影響的階段尚不完全清楚,同時(shí)也迫切需要提高玉米苗期耐漬害的措施。因此,我們進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)從形態(tài)、生理、解剖結(jié)構(gòu)及生化等多方面探明玉米苗期對(duì)漬害的響應(yīng),及外源植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用效果,繼而從生理生化角度揭示應(yīng)用外源調(diào)節(jié)劑提高玉米耐漬的潛力。主要研究結(jié)果如下。1.通過(guò)盆栽試驗(yàn),利用3個(gè)玉米品種,即HZ-32、興肯6(XK-6)和鄭單958(ZD-958),在2葉期(V2)、3葉期(V3)、4葉期(V4)、5葉期(V5)和6葉期(V6)分別設(shè)置漬水(WL)與常規(guī)水分處理(CK),探明玉米苗期易受漬害影響的階段。結(jié)果表明,綜合3個(gè)品種看,V2、V3和V4階段漬水處理玉米苗期葉片光合速率、干物質(zhì)和葉面積的下降程度要顯著高于V5和V6階段(P0.05)。與其他生長(zhǎng)階段相比,V2和V3階段處理根系干物質(zhì)大幅度減少(P0.05)。然而,V2階段玉米苗的根長(zhǎng)、表面積和體積均顯著高于其他階段漬水處理。從地上部分的生長(zhǎng)看,HZ-32品種對(duì)漬害的耐受能力要高于其他2個(gè)品種。2.本研究探討了在漬水條件下,玉米苗期噴施外源亞精胺(SP)、蕓苔素內(nèi)酯(BR)和γ-氨基丁酸(GABA)的效果及其最佳施用濃度。在2016及2017年進(jìn)行了盆栽試驗(yàn),采用2個(gè)玉米品種,包括XK-6和ZD-958,分別在V3和V5階段進(jìn)行了14天漬水處理,同時(shí)設(shè)置了漬水(WL)與正常水分處理(CK),研究了不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(PGR)處理下玉米苗期葉綠體超微結(jié)構(gòu)、光合作用、抗氧化能力和活性氧(ROS)的產(chǎn)生等。結(jié)果表明,PGR處理可有效提高玉米苗期的耐漬能力。與WL處理相比,SP、BR和GABA施用處理,玉米苗期植株干重顯著增加25%、44%和34%,葉綠素含量分別提高了20%、46%和34%(P0.05)。此外,PGR的施用也提高了葉片光合性能,有效地減輕了葉綠體超微結(jié)構(gòu)的損傷。此外,PGR應(yīng)用顯著降低了ROIs的水平,這與ROIs酶活性降低有關(guān),并顯著提高了在漬害脅迫下葉片中抗氧化物和非抗氧化酶的活性。三種調(diào)節(jié)劑相比,BR和GABA對(duì)玉米苗期漬害有較好的調(diào)節(jié)效果。3.在PGR選擇基礎(chǔ)上,著重研究了BR和GABA處理玉米苗期根生長(zhǎng)、解剖結(jié)構(gòu)及其相關(guān)生化變化。結(jié)果表明,漬害顯著促進(jìn)了根系中ROIs生成,增加了通氣組織的面積和形成,破壞了根系結(jié)構(gòu),最終抑制了玉米苗期植株的生長(zhǎng)。然而,BR和GABA施用增強(qiáng)了玉米根系對(duì)漬害的適應(yīng),減少了ROS的產(chǎn)生、抑制了通氣組織的形成,提高了皮層活細(xì)胞的數(shù)量和抗氧化能力。值得注意的是,與淹水脅迫相比,BR和GABA處理玉米根系干重分別增加81%和57%,根長(zhǎng)分別增加86%和61%,根體積分別增加58%和65%,根系皮層活細(xì)胞數(shù)量分別增加46%和31%(P0.05)。與此同時(shí),BR和GABA處理根系通氣組織面積分別減少了52%和35%,使ROIs(H_2O_2和~·O_2~-)的含量分別減少了69.25%和46.15%(P0.05)�？傮w來(lái)看,BR處理對(duì)玉米V3階段受漬根系生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)比GABA處理更有效。4.為了更深入地了解BR對(duì)玉米苗期漬害調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí),本研究利用iTRAQLC-MS/MS技術(shù)對(duì)ZD-958品種在BR加淹水處理(BR),淹水處理(WL)和正常生長(zhǎng)(CK)三種處理?xiàng)l件下的玉米根進(jìn)行了系統(tǒng)的全蛋白組定量研究。本研究總共鑒定到了4235個(gè)蛋白,其中BR vs CK,WL vs CK和BR vs WL對(duì)比分析分別鑒定到了509,760和592差異蛋白,其中上調(diào)蛋白數(shù)目分別為257,110和519個(gè)。通過(guò)對(duì)差異蛋白的GO分析,研究了不同處理之間具有相似變化趨勢(shì)的蛋白,以及差異蛋白。本研究找到了11個(gè)高度上調(diào)表達(dá)的蛋白,分析表明這些蛋白參與了氧化還原過(guò)程,暗示了他們?cè)谘退幚磉^(guò)程中可能扮演了重要的作用,外施BR可以激活相應(yīng)的防御機(jī)制,提高玉米苗期耐漬能力。總之,漬害對(duì)玉米苗期地上和根系生長(zhǎng)都有較大的不利影響,特別是V2和V3階段的幼苗。然而,PGR的施用,如BR和GABA,可以通過(guò)激活抗氧化防御系統(tǒng),改善葉綠體的超微結(jié)構(gòu)和光合特性,減少通氣組織的形成,從而促進(jìn)漬害脅迫的玉米幼苗生長(zhǎng)和根系結(jié)構(gòu)的完整性。此外,外源BR和GABA施用可以保護(hù)玉米幼苗免受漬害引起的氧化脅迫,可能與調(diào)節(jié)參與氧化還原過(guò)程蛋白質(zhì)有關(guān),從而能減少根皮層細(xì)胞的死亡,形成通氣組織。然而,還需要進(jìn)一步的研究更深入地了解PGR調(diào)節(jié)玉米苗期耐漬的機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S513


本文編號(hào)：2740678