【摘要】：栽培大豆作為主要的經(jīng)濟作物和油料作物,面臨著遺傳基礎(chǔ)越來越窄、抗性越來越差等問題,致使在栽培大豆抗性品種的選育方面很難取得突破性的進展。因此合理的開發(fā)和利用我國豐富的野生大豆資源,可以有效地拓寬栽培大豆的遺傳基礎(chǔ),加快推進栽培大豆新品種的培育進程。因此,本實驗以廣泛栽培的山東栽培大豆(Glycine max(L.)Merr.山寧11號)和抗鹽性較強的東營野生大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.ZYD 03262)為實驗材料,通過對比研究兩種大豆植株及離體葉片對Na Cl處理的不同響應(yīng),從離子分布、光合作用、抗氧化酶活性、光能利用效率等角度,對東營野生大豆的耐鹽機制進行了初步探討,以期為利用東營野生大豆資源選育栽培大豆抗鹽新品種提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:(1)經(jīng)過不同濃度Na Cl處理15天后,兩種大豆植株生長均受到明顯抑制,并且葉片的葉綠素含量(Chl a+b)、光合速率(PN)、氣孔導(dǎo)度(gs)、表觀量子效率(AQY)和羧化效率(CE)都明顯降低,然而Na Cl處理對栽培大豆的抑制作用顯著大于野生大豆;由于兩種大豆葉片光合碳同化過程受阻,造成ATP和NADPH的過度積累,導(dǎo)致葉片的實際光化學(xué)效率(ΦPSII)的降低及光系統(tǒng)II(PSII)電子傳遞的受阻,栽培大豆的PSII電子傳遞量子產(chǎn)額(φPo)、捕獲的激子將電子傳遞到QA以后的效率(ψEo)、光化學(xué)性能指數(shù)(PIabs)、電子從還原側(cè)電子受體傳遞到PSI電子受體的概率(δRo)和單位面積內(nèi)反應(yīng)中心的數(shù)目(RC/CSo)都隨著處理濃度的增加不斷降低,而野生大豆的φPo、ψEo、δRo、PIabs、RC/CSo則基本沒有變化。光合電子傳遞受到抑制,會產(chǎn)生過量的活性氧(ROS),然而野生大豆葉片中的超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)和過氧化氫酶(CAT)活性在經(jīng)過不同濃度Na Cl處理后顯著增加,而栽培大豆在經(jīng)過Na Cl處理后葉片中SOD的活性增加,APX、CAT活性下降,這說明野生大豆能夠通過提高抗氧化酶活性來有效的清除因過剩激發(fā)能增多而產(chǎn)生的活性氧,保護光合機構(gòu)。(2)Na Cl處理對野生大豆葉片的相對含水量(RWC)沒有顯著影響,卻顯著降低了栽培大豆葉片的RWC,這說明Na Cl處理對野生大豆并沒有造成滲透脅迫。這主要歸因于野生大豆根部對于Na+的積累及K+的選擇性吸收,保持了較低的Na+/K+,有效維持了細(xì)胞的滲透勢,保持植株對水分的吸收,緩解了滲透脅迫對植株生長的影響,這是野生大豆耐鹽的重要機制之一。非損傷微測技術(shù)(NMT)的測定結(jié)果表明,經(jīng)過Na Cl處理后,栽培大豆根部的Na+外排現(xiàn)象比野生大豆更明顯,但是野生大豆葉片中Na+外排更為顯著。(3)雖然野生大豆植株能夠抵抗由于Na Cl處理引起的滲透脅迫,維持正常的葉片RWC,但是通過兩種大豆離體葉片在脫水過程中RWC與葉片光化學(xué)效率等指標(biāo)(Fv/Fm、ΦPSII、WI、PRI)的相關(guān)性分析表明,野生大豆葉片的光合機構(gòu)對于滲透脅迫的抵抗能力并不如栽培大豆。雖然東營野生大豆在鹽脅迫下能夠維持較高的光能利用效率和光合速率,但是這種抗鹽能力是由于葉片光合機構(gòu)本身具有較強的抗鹽性,還是由于植株的根、莖部具有較強的離子選擇性有關(guān)。因此為了排除根和莖中相關(guān)離子選擇和轉(zhuǎn)運機制的影響,我們用不同濃度的Na Cl溶液直接處理兩種大豆的離體葉片。結(jié)果顯示,隨著Na Cl處理濃度的增加,野生大豆離體葉片F(xiàn)v/Fm、ΦPSII、q P、PIabs、RC/CSo、φPo和RC/ABS的下降程度都要顯著大于栽培大豆,也就是說Na Cl處理對于野生大豆離體葉片光合機構(gòu)的傷害比對栽培大豆的傷害更嚴(yán)重。同時,野生大豆離體葉片中Na+含量高于栽培大豆離體葉片中的Na+含量。(4)通過分析整株實驗和離體實驗中葉片中Na+含量和葉片光合速率和光化學(xué)效率等指標(biāo)(PN、chl a+b、gs、CE、ФPSII、q P、PIabs、RC/CSo、φPo和RC/ABS)的關(guān)系,結(jié)果顯示野生大豆葉片的光合性能對葉片中Na+含量更為敏感,也就是說,野生大豆的光合機構(gòu)并不比栽培大豆的光合機構(gòu)抗鹽,然而野生大豆植株能夠通過某種機制維持葉片中較低的Na+含量來避免或減輕Na+對光合機構(gòu)的傷害,維持較強的光合能力,這是野生大豆抗鹽的又一重要機制。(5)通過嫁接苗中兩種大豆葉片光合機構(gòu)對Na Cl處理的不同響應(yīng)可以看出,Na Cl處理使嫁接苗中兩種大豆葉片的PN和gs均發(fā)生顯著下降,但是野生大豆葉片的Ci在100 m M Na Cl處理后顯著上升,而栽培大豆葉片的Ci隨著處理濃度的增加而不斷降低。與此同時,嫁接苗中栽培大豆葉片的CE沒有明顯變化,而野生大豆葉片的CE則顯著降低。嫁接苗中兩種大豆葉片的PN的下降,使光合電子傳遞過程受到了抑制。在經(jīng)過Na Cl處理后,野生大豆葉片的OJIP曲線的形狀在100 m M Na Cl處理下變化最為嚴(yán)重,野生大豆葉片放氧復(fù)合體受到傷害,PSII的連接性受到抑制,光合電子傳遞鏈末端電子受體庫的下降及P700和PC再還原速率的降低。因此可以說野生大豆根對于Na+的積累有助于減少葉片中Na+的含量,維持其較高的光合性能。綜上所述,與栽培大豆相比,野生大豆可以通過根部積累Na+,選擇性地吸收K+,降低了葉片中Na+含量從而維持較低的Na+/K+,提高抗氧化酶活性等方式,來減輕鹽脅迫所造成的離子毒害和滲透脅迫,維持較高的光合能力,保證其在鹽漬條件下的正常生長。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S565.1

【共引文獻】

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本文編號：2423344