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《河北農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

不同棉花品種對(duì)水分脅迫的形態(tài)、生理生化反應(yīng)

孫紅春  

【摘要】：目前,干旱對(duì)棉花生產(chǎn)的影響已成為倍受關(guān)注的問題。改良棉花抗旱性進(jìn)而提高水分利用效率已成為日前該作物栽培領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容之一。由于棉花不同材料和不同生育階段的抗旱指標(biāo)不盡相同,因此,應(yīng)采用多指標(biāo)的方法對(duì)棉花的耐旱性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。本研究選用轉(zhuǎn)基因抗蟲棉33B、中R16、中H1717和衡棉3號(hào)抗旱性不同的棉花品種為材料,通過設(shè)置不同水份脅迫處理,采用室內(nèi)水培與大田旱棚盆栽相結(jié)合的方法,對(duì)供試棉花品種進(jìn)行了全程耐旱能力鑒定和評(píng)價(jià)。通過對(duì)不同水分條件下莖流特征、萌發(fā)種子特性及不同生育時(shí)期植株生理生化特征的全面研究,篩選了棉花不同生育時(shí)期的抗旱指標(biāo),研究結(jié)果為棉花節(jié)水栽培和抗旱育種提供了理論支撐。主要研究結(jié)果如下：1.采用不同濃度PEG-6000(0、2.5%、5%、7.5%和10%)模擬干旱脅迫,研究了3個(gè)不同棉花品種(中R16、中H1717和衡棉3號(hào))種子萌發(fā)過程對(duì)干旱脅迫的形態(tài)及生理生化特征反應(yīng)。結(jié)果表明,隨著水份脅迫程度加劇,各供試品種的種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率下降,表現(xiàn)為在較低濃度處理下(2.5%和5%PEG),在處理后第3至第7天種子發(fā)芽能力較強(qiáng)；但在10%濃度PEG處理下,各棉花品種的發(fā)芽能力受到嚴(yán)重抑制。不同濃度PEG-6000處理對(duì)幼苗胚根和下胚軸伸長(zhǎng)均有明顯抑制效應(yīng),表現(xiàn)為隨著水分脅迫加強(qiáng),胚根和下胚軸生長(zhǎng)受抑制的程度增大。研究發(fā)現(xiàn),種子萌發(fā)各指標(biāo)與脅迫水勢(shì)之間呈顯著負(fù)相關(guān)。2.不同棉花品種萌發(fā)種子可溶蛋白含量和抗氧化酶活性受到干旱脅迫的明顯調(diào)控。中H1717萌發(fā)種子中的SOD和POD活性表現(xiàn)為隨干旱脅迫程度增大而有所下降；而CAT活性則表現(xiàn)為先上升后下降再趨近平穩(wěn)特征。中R16棉花萌發(fā)種子的SOD和POD活性受到干旱脅迫的影響程度較大,總體上表現(xiàn)為隨PEG濃度增加而不斷降低；其CAT活性隨PEG濃度增加層先下降進(jìn)而保持穩(wěn)定狀態(tài)特征。衡棉3號(hào)萌發(fā)種子SOD和POD活性隨干旱脅迫程度增強(qiáng),表現(xiàn)為上升、下降再上升趨勢(shì),其CAT活性受干旱脅迫的影響較大,但無明顯變化規(guī)律。結(jié)果表明,中輕度脅迫(2.5%)下,各棉花品種的萌發(fā)種子內(nèi)部膜系統(tǒng)修復(fù)減緩,但對(duì)最終發(fā)芽率的影響較�。欢诟叨萈EG-6000(7.5%)脅迫時(shí),各棉花品種的發(fā)芽各指標(biāo)顯著低于對(duì)照,這與過高PEG濃度破壞種子內(nèi)部膜系統(tǒng)使其不能有效修復(fù)有關(guān)。高PEG脅(10%)條件下,棉花種子萌發(fā)受到的抑制進(jìn)一步加大。3.PEG處理使萌發(fā)種子內(nèi)的多種激素含量及平衡發(fā)生改變。處理第3天,PEG對(duì)衡棉3號(hào)和中H1717品種萌發(fā)種子中的ZR和GA3含量影響較小,且對(duì)上述激素的影響程度相近。隨著PEG濃度增加,衡棉3號(hào)萌發(fā)種子較中H1717合成更多的ABA,由此造成前者種子萌發(fā)進(jìn)程的抑制；在處理第7天,2.5%和5%PEG處理對(duì)萌發(fā)種子的IAA含量產(chǎn)生較大影響。處理第3天,供試棉花品種萌發(fā)種子的ZR/ABA、GA3/ABA和、IAA/ABA的變化趨勢(shì)基本一致,表明在該處理時(shí)期ABA可能分別與ZR、GA3和IAA協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)激素互作中的平衡；而處理第7天,供試品種萌發(fā)種子中的GA3/ABA和(ZR+GA3)/ABA比值呈相同變化趨勢(shì),說明在該萌發(fā)時(shí)期GA3和ABA在調(diào)控萌發(fā)種子中的激素平衡中發(fā)揮更大作用。4.利用5%和10%PEG進(jìn)行棉花幼苗處理,發(fā)現(xiàn)隨PEG濃度升高和脅迫時(shí)間延長(zhǎng),葉片的萎蔫指數(shù)不斷上升。其中,5%PEG處理下葉片可通過自身調(diào)節(jié)能力維持植株的正常生長(zhǎng)；而10%和15%PEG對(duì)植株進(jìn)行72h處理后,誘導(dǎo)植株全部葉片萎蔫。不同品種相比以中H1717的萎蔫率較低。PEG處理后,葉水勢(shì)和葉綠素含量降低,葉片Pn、Tr和Cond受到抑制,PS Ⅱ光能轉(zhuǎn)化效率下降,熱能散增加,光化學(xué)活性受到抑制,致使光合作用顯著降低,進(jìn)而使植株生長(zhǎng)受到較大影響。不同PEG處理相比,表現(xiàn)為隨濃度升高及迫時(shí)間延長(zhǎng),各光合性能指標(biāo)的下降幅度增大。研究表明,脯氨酸和可溶蛋白在抵御干旱脅迫引起的光合抑制中發(fā)揮重要作用,其中,脯氨酸含量與光合參數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān),與抗氧化系統(tǒng)中的MDA含量呈顯著相關(guān)；而可溶蛋白含量與POD(5%、10%)和SOD(10%)呈極顯著相關(guān),與其它指標(biāo)相關(guān)不顯著。5%PEG-6000處理下,抗氧化系統(tǒng)中MDA積累量與光合參數(shù)及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)相關(guān)性較高,而在10%PEG-6000處理下,MDA與各指標(biāo)相關(guān)性較差,POD與各指標(biāo)呈高度相關(guān)。因此,不同干旱脅迫強(qiáng)度對(duì)抗氧化系統(tǒng)中各指標(biāo)的影響程度不同。研究發(fā)現(xiàn),葉片和根系中的ABA含量對(duì)植株的抗旱性強(qiáng)弱的調(diào)控發(fā)揮決定性作用。5%PEG處理下,根系IAA在與ZR、GA和ABA呈極顯著相關(guān),但在10%PEG處理下,上述相關(guān)性下降。葉片中激素含量間相關(guān)性在各PEG處理下的相關(guān)性均較低。不同器官相比,根系以5%PEG脅迫下的各激素含量變化較大,而葉片則以10%PEG處理下的各激素含量變化較大。5.持續(xù)土壤干旱脅迫能加快棉花生育進(jìn)程,降低葉面積指數(shù)和主莖葉水勢(shì)。其中,不同品種相比,衡棉3號(hào)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段的時(shí)間較早,其葉面積指數(shù)下降幅度較大,中H1717和中R16生育進(jìn)程和葉面積指數(shù)受干旱脅迫的影響相近。中H1717具有較強(qiáng)的葉水勢(shì)恢復(fù)能力,表明該品種對(duì)長(zhǎng)時(shí)間干旱的脅迫的適應(yīng)能力較強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn),抗旱性強(qiáng)的品種在長(zhǎng)時(shí)間干旱脅迫后,可溶蛋白含量的上升幅度較大,盡管干旱條件下其SOD、POD舌性仍維持較高水平,但其保護(hù)酶系統(tǒng)清除自由基能力降低,誘發(fā)MDA含量增加,質(zhì)膜透性增大,細(xì)胞膜系統(tǒng)受到傷害。研究表明,干旱脅迫下MDA含量和SOD活性的相對(duì)值與品種的抗旱系數(shù)呈顯著或極顯著相關(guān)。6.CK處理下,Cond和POD含量對(duì)Pn具有較大影響。干旱脅迫條件下,除上述生理參數(shù)外外,可溶蛋白含量和MDA含量對(duì)Pn也具有較大的影響,表明持續(xù)干旱條件下非氣孔光合抑制效應(yīng)是造成Pn下降的重要原因。因此,干旱脅迫條件下,初生代謝過程(光合作用)和次生代謝過程(滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和保護(hù)酶)緊密相關(guān),但不同生理生化指標(biāo)對(duì)棉花抵御干旱的能力存在差異。其中,可溶性蛋白質(zhì)含量及保護(hù)酶系中POD和MDA對(duì)植株耐旱的貢獻(xiàn)較大。干旱脅迫下,干旱導(dǎo)致棉花葉片光合速率下降,呼吸作用增強(qiáng),造成植株的生物積累量降低。此外,干旱導(dǎo)致株高明顯降低,單株結(jié)鈴減少,鈴重下降,對(duì)籽棉產(chǎn)量及纖維品質(zhì)也產(chǎn)生重要影響。3個(gè)供試品種中,H1717的產(chǎn)量各構(gòu)成因素及抗旱系數(shù)相比優(yōu)于其他品種。7.利用植物生理監(jiān)控系統(tǒng),研究了不同水分條件下盆栽棉花的土壤水分,以及棉花養(yǎng)分輸送速度和生態(tài)環(huán)境的關(guān)系。結(jié)果表明,不同水分條件下,植株主莖葉葉柄莖流速率的日變化規(guī)律發(fā)生改變。高水分條件下,其峰、谷期的出現(xiàn)較早；中、低水分條件下,則其峰、谷期的出現(xiàn)較晚。不同環(huán)境條件下,植株主莖葉柄莖流速率在13：00前后均存在午休現(xiàn)象。此外,研究表明,高水分條件下,RHS和ST對(duì)莖流速率影響較大,并且ST與其呈極顯著負(fù)相關(guān),RHS與AT也呈極顯著負(fù)相關(guān)。中水分條件下,AT與莖流速率呈顯著負(fù)相關(guān),RHS與莖流速率呈顯著正相關(guān)。RHS與AT和ST呈極顯著負(fù)相關(guān),與LT呈顯著負(fù)相關(guān)。低水分條件下,僅TIR與主莖葉葉柄莖流速率呈顯著正相關(guān)；RHS與AT、ST、LT的關(guān)系同中水分條件下的結(jié)果表現(xiàn)一致,與AT、ST呈極顯著負(fù)相關(guān),與LT呈顯著負(fù)相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S562
【目錄】：

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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【相似文獻(xiàn)】

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8 劉明;水分脅迫對(duì)玉米光合特性和形態(tài)指標(biāo)的影響[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

9 劉文娟;水分脅迫對(duì)兩種脅迫耐受能力不同的小麥品種光系統(tǒng)Ⅱ的影響[D];四川大學(xué);2005年

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  本文關(guān)鍵詞：不同棉花品種對(duì)水分脅迫的形態(tài)、生理生化反應(yīng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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