【摘要】：水稻是世界上最重要的糧食作物之一,超過世界上一半以上的人口以水稻為主要口糧。水稻是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的耗水大戶,消耗了中國大約70%左右的農(nóng)業(yè)用水。干旱是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要的非生物脅迫之一,隨著全球氣候的逐漸變暖,干旱脅迫將持續(xù)威脅農(nóng)業(yè)尤其是水稻生產(chǎn)。葉片是植物進行光合作用的場所,葉片形態(tài)、結構、生理狀況等功能性狀及其相互關系被稱為葉片經(jīng)濟頻譜。自本世紀以來,葉片經(jīng)濟頻譜成為植物學家們的研究熱點。但是,葉片經(jīng)濟頻譜在作物尤其是水稻中的研究較少。光合作用是作物生產(chǎn)的關鍵生理過程,大約95%的干物質來源于光合產(chǎn)物,并且光合作用對環(huán)境脅迫非常敏感。植物水力結構能夠通過調控植物的水分狀況來影響光合作用,葉片是水分在植物體內傳輸?shù)闹饕枇χ�。但是目前尚不清�?1)不同水稻品種之間葉片結構特征(包括比葉重、葉脈密度、大小葉脈厚度等)是否存在差異;(2)干旱脅迫如何影響葉片結構特征;(3)葉片結構特征是否能夠影響植株和葉片水力導度,干旱脅迫是否能夠調控它們之間的關系;(4)葉片結構特征是否能夠通過調節(jié)植株水力導度來調控光合作用,并且干旱脅迫是否能夠影響它們之間的關系。在本研究中,選取8個或2個抗旱能力不同的水稻品種進行營養(yǎng)液培養(yǎng),并采用添加PEG6000的方式模擬干旱脅迫。測定葉片光合特性、葉片結構特性、植株水力導度(Kplant)和葉片水力導度(Kleaf),主要結果如下:(1)干旱脅迫條件下凈光合速率(A)、氣孔導度(gs)、蒸騰速率(Tr)和Kplant均顯著降低,而比葉重、葉片氮素含量、SPAD值、葉脈密度和小葉脈與大葉脈的比值等均顯著提高。無論在對照還是在干旱脅迫條件下,凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和植株水力導度均呈現(xiàn)顯著的正相關關系。與對照相比,干旱脅迫下凈光合速率的降低幅度與植株水力導度的降低幅度呈現(xiàn)顯著的正相關關系,同時葉脈密度與光合速率的降低幅度呈現(xiàn)顯著的負相關關系。(2)不同品種之間葉脈發(fā)育存在顯著的差異,并且水分脅迫顯著提高了葉脈密度,但顯著降低了葉脈的厚度。干旱脅迫顯著降低了Kplant和Kleaf,并且Kplant的降低幅度顯著高于Kleaf。無論在對照還是在干旱脅迫條件下,葉脈密度均與Kleaf呈現(xiàn)顯著的正相關關系。但是,葉脈密度與Kplant僅在對照條件下才呈現(xiàn)出顯著的正相關關系。同樣,Kleaf與Kplant也僅在對照條件下才呈現(xiàn)出顯著的正相關關系。(3)干旱脅迫顯著降低了葉片凈光合速率、羧化效率、rubisco酶最大羧化能力、最大電子傳遞速率、氣孔導度、葉肉導度和kplant。同時,凈光合速率與氣孔導度、葉肉導度和kplant均呈現(xiàn)出顯著的正相關關系。(4)干旱脅迫顯著抑制了凈光合速率、氣孔導度和kplant,并且hanyou-3的降低幅度顯著高于ir-64。同時,ir-64的葉脈密度顯著高于hanyou-3。凈光合速率、氣孔導度和kplant均呈現(xiàn)出顯著的正相關關系,并且與葉脈密度呈現(xiàn)出顯著的負相關關系,而與葉脈間的距離和葉脈厚度呈現(xiàn)出顯著的正相關關系。因此,葉脈發(fā)育顯著影響了葉片水力導度,但是葉片水力導度僅在對照處理下與植株水力導度呈現(xiàn)顯著的正相關關系。氣孔關閉是干旱脅迫下光合速率降低的主要原因,同時也與葉肉導度和葉片同化能力的降低有關。光合速率與植株水力導度呈現(xiàn)顯著的正相關關系,提高葉脈密度有利于緩解干旱脅迫下光合速率的降低。
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【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511

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本文編號：2255180