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白榆無(wú)性系耐鹽性評(píng)價(jià)及耐鹽機(jī)理研究

發(fā)布時(shí)間:2019-07-22 12:42
【摘要】:白榆(Ulmus pumila)為我國(guó)栽培歷史悠久的鄉(xiāng)土樹(shù)種,因其抗干旱、耐嚴(yán)寒、抗鹽堿等特點(diǎn),成為潛在的鹽堿地骨干造林樹(shù)種。在前期研究的基礎(chǔ)上,得到了9個(gè)耐鹽能力各異的白榆無(wú)性系,以9個(gè)白榆無(wú)性系組培苗為材料,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試管內(nèi)試驗(yàn)、大棚盆栽試驗(yàn)以及大田試驗(yàn),系統(tǒng)研究了不同鹽分(Na Cl、混合鹽)及濃度脅迫條件下9個(gè)白榆無(wú)性系生長(zhǎng)特性、生理變化、離子代謝以及光合特性,通過(guò)對(duì)不同耐鹽能力白榆無(wú)性系(耐鹽型、鹽敏感型)耐鹽性分析,揭示白榆耐鹽生理機(jī)制。其主要研究結(jié)論如下:1.低濃度鹽脅迫處理可以促進(jìn)白榆無(wú)性系生長(zhǎng)量。在試管苗環(huán)境條件下,3‰Na Cl濃度處理中,7、20、50、68、65225號(hào)白榆無(wú)性系平均苗高增長(zhǎng)率超過(guò)其各自不加鹽處理的對(duì)照(下同)20%;7、20、51、105號(hào)白榆無(wú)性系平均增殖系數(shù)比對(duì)照提高35%;9個(gè)系號(hào)新生芽均高較對(duì)照平均增加55%。5‰Na Cl濃度處理中,20號(hào)無(wú)性系的各項(xiàng)生長(zhǎng)量指標(biāo)(高增長(zhǎng)率、增殖系數(shù)、芽高)均超過(guò)對(duì)照。在大田環(huán)境中,經(jīng)過(guò)2年的試驗(yàn),高鹽(全鹽含量≥5‰)環(huán)境中,9個(gè)系號(hào)樹(shù)高和胸徑分別比低鹽(≤3‰)平均增加13%和30%;中鹽(3.5‰—4.5‰)環(huán)境中,7、20、30、46、51、68、105、65225號(hào)樹(shù)高比對(duì)照平均高17%,7、20、46、51、68、105、65225號(hào)胸徑比對(duì)照平均增加12%。2.九個(gè)白榆無(wú)性系耐鹽能力排序:30號(hào)51號(hào)65225號(hào)20號(hào)50號(hào)105號(hào)46號(hào)7號(hào)68號(hào)。與試管苗、盆栽苗耐鹽試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比:9個(gè)無(wú)性系試管苗在混合鹽處理?xiàng)l件下耐鹽能力排序結(jié)果與大田試驗(yàn)結(jié)果基本一致,證明了組培方法對(duì)無(wú)性系耐鹽篩選的可行性。因此,組培試管苗耐鹽篩選方法,為無(wú)性系耐鹽機(jī)制研究和優(yōu)良耐鹽無(wú)性系選育提供了切實(shí)可行而全新的途徑。3.鹽脅迫條件下白榆無(wú)性系通過(guò)在細(xì)胞內(nèi)增加可溶性糖、游離脯氨酸的含量提高對(duì)鹽脅迫的耐受性;當(dāng)鹽濃度處理達(dá)到一定閾值時(shí),細(xì)胞內(nèi)有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)不再積累或迅速下降,從而出現(xiàn)明顯鹽害癥狀甚至死亡。隨著鹽濃度的增加,細(xì)胞內(nèi)MDA含量大量積累,從而對(duì)白榆無(wú)性系細(xì)胞膜透性造成損害。4.在中、低濃度(≤7‰)鹽脅迫(Na Cl、混合鹽)條件下,白榆無(wú)性系細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性迅速增加,用于清除過(guò)量的活性氧物質(zhì),減少對(duì)植物的傷害,提高白榆無(wú)性系耐鹽能力。在高濃度鹽分脅迫條件下,細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性增幅降低甚至下降,從而出現(xiàn)明顯鹽害癥狀甚至死亡。5.不同鹽分(Na Cl、混合鹽)處理?xiàng)l件下,鈉離子在白榆無(wú)性系中分布規(guī)律為:根莖葉片;氯離子在白榆無(wú)性系中分布規(guī)律為:葉片根莖;鉀離子在白榆無(wú)性系中分布規(guī)律為:葉片莖根;鈣離子、鐵離子在白榆無(wú)性系中分布規(guī)律為:根莖。6.白榆無(wú)性系葉片葉綠素含量隨著鹽分濃度的升高而下降。Na Cl處理?xiàng)l件下,白榆無(wú)性系盆栽苗光合速率受到抑制;葉片蒸騰速率均隨著鹽濃度的升高呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。混合鹽中,白榆無(wú)性系大田苗在中鹽(土壤含鹽量3.5‰-4.5‰)或高鹽(土壤含鹽量≥5‰)處理?xiàng)l件下光合速率、蒸騰速率升高超過(guò)對(duì)照處理。胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度、水分利用率、表觀葉肉導(dǎo)度、氣孔限制百分率變化規(guī)律因各無(wú)性系而異。7.細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量大量積累是耐鹽白榆應(yīng)對(duì)高濃度鹽脅迫的關(guān)鍵。不同濃度Na Cl、混合鹽處理?xiàng)l件下,組培試管苗(無(wú)根)、組培生根苗在高濃度(≥7‰)鹽處理時(shí),耐鹽型白榆無(wú)性系細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量持續(xù)升高或仍保持較高水平;相反,鹽敏感型白榆無(wú)性系細(xì)胞內(nèi)可溶性糖含量均迅速降低,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)滲透壓降低,從而造成鹽害。SOD酶活性在組培生根苗耐鹽生理響應(yīng)中具有重要作用。對(duì)組培生根苗的Na Cl鹽脅迫試驗(yàn)表明,高濃度脅迫條件下,白榆無(wú)性系細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶CAT、POD活性受到抑制,細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的過(guò)多的活性氧類物質(zhì)無(wú)法依靠CAT和POD途徑清除。耐鹽型白榆無(wú)性系抗氧化酶SOD活性在Na Cl處理?xiàng)l件下處于高度活化狀態(tài),在Na Cl9‰濃度條件下,SOD酶活性仍保持較強(qiáng)的活性,有利于細(xì)胞內(nèi)活性氧的清除并維持細(xì)胞的穩(wěn)定;而鹽敏感型白榆無(wú)性系在較高Na Cl處理?xiàng)l件下SOD酶活性受到抑制鈍化,細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的活性氧大量積累導(dǎo)致細(xì)胞受損。白榆根系對(duì)鹽離子代謝與積累具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。高濃度鹽分處理?xiàng)l件下,耐鹽型白榆無(wú)性Na+含量在根系中增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)敏感型白榆無(wú)性系(增幅超過(guò)8.9倍);莖段和葉片中,耐鹽型白榆無(wú)性系Na+含量增幅比鹽敏感型白榆無(wú)性系分別減少2.4和1.6倍。結(jié)果表明,白榆無(wú)性系根系在白榆耐鹽響應(yīng)過(guò)程中具有重要作用,可以通過(guò)使Na+在根系中大量積累,降低地上部分Na+累積以達(dá)到提高白榆抗鹽能力。
【圖文】:
白榆無(wú)性均高、增殖系數(shù)、高增長(zhǎng)率在NaCl鹽中生長(zhǎng)量(通過(guò)Duncan多重比較,各指標(biāo)均值上不同字母表示在P<0.05水平上差異性顯著)
圖 2-1 白榆無(wú)性均高、增殖系數(shù)、高增長(zhǎng)率在 NaCl 鹽中生長(zhǎng)量(通過(guò) Duncan 多重比較,各指標(biāo)均值上不同字母表示在 P<0.05 水平上差異性顯著)Fig. 2-1 Growth of nine elm clones’ average of hight, multiplication coefficient and height increase rateunder NaCl media(Means followed by different letters are significantly different at P<0.05 according to Duncan’smultiple range test)在 NaCl 鹽分含量 3‰鹽培養(yǎng)基中,各白榆無(wú)性系大部分生長(zhǎng)量高于對(duì)照處理,,尤其是 7 號(hào)、20 號(hào)白榆無(wú)性系在 NaCl 鹽分含量 3‰和 5‰處理中長(zhǎng)勢(shì)明顯高于其對(duì)照處理。2.2.1.2 混合鹽脅迫對(duì)白榆無(wú)性系試管苗影響(1)混合鹽對(duì)白榆無(wú)性系試管苗存活率影響經(jīng)過(guò) 14 天的鹽分(對(duì)照組鹽分含量為 0‰,混合鹽分別在 3‰、5‰、7‰、8‰、9‰鹽分培養(yǎng)基)脅迫處理之后,各白榆無(wú)性系死亡率統(tǒng)計(jì)于表 2-5。22
白榆無(wú)性均高、增殖系數(shù)、高增長(zhǎng)率在NaCl鹽中生長(zhǎng)量(通過(guò)Duncan多重比較,各指標(biāo)均值上不同字母表示在P<0.05水平上差異性顯著)
圖 2-1 白榆無(wú)性均高、增殖系數(shù)、高增長(zhǎng)率在 NaCl 鹽中生長(zhǎng)量(通過(guò) Duncan 多重比較,各指標(biāo)均值上不同字母表示在 P<0.05 水平上差異性顯著)Fig. 2-1 Growth of nine elm clones’ average of hight, multiplication coefficient and height increase rateunder NaCl media(Means followed by different letters are significantly different at P<0.05 according to Duncan’smultiple range test)在 NaCl 鹽分含量 3‰鹽培養(yǎng)基中,各白榆無(wú)性系大部分生長(zhǎng)量高于對(duì)照處理,尤其是 7 號(hào)、20 號(hào)白榆無(wú)性系在 NaCl 鹽分含量 3‰和 5‰處理中長(zhǎng)勢(shì)明顯高于其對(duì)照處理。2.2.1.2 混合鹽脅迫對(duì)白榆無(wú)性系試管苗影響(1)混合鹽對(duì)白榆無(wú)性系試管苗存活率影響經(jīng)過(guò) 14 天的鹽分(對(duì)照組鹽分含量為 0‰,混合鹽分別在 3‰、5‰、7‰、8‰、9‰鹽分培養(yǎng)基)脅迫處理之后,各白榆無(wú)性系死亡率統(tǒng)計(jì)于表 2-5。22
【學(xué)位授予單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號(hào)】:S792.19

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本文編號(hào):2517629

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