不同水分处理下紫花苜蓿刈割后残茬的光合变化及其机制

摘要

牧草刈割后的再生决定着牧草再利用时的产量和品质。牧草刈割后，残茬可改变原有的功能以适应新的环境。但刈割后光合作用改变的真正机理还不是很清楚，进一步从生理水平进行深入研究很有必要。 本研究选用紫花苜蓿新疆大叶（Medicago sativa L．cv Xinjiangdaye）为实验材料，在70％田间持水量（70％FWC）和35％田间持水量（35％FWC）处理下，观测了刈割后残茬的光合速率（Pn）、气孔导度（gs）和蒸腾速率（Tr）等的变化，以及刈割后不同时间时叶绿素及荧光、丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）、脯氨酸（proline）和抗氧化酶等物质的变化，探讨紫花苜蓿刈割后光合变化及其生理机制。取得如下主要结果： 在剩余残茬中，刈割后5 h观测到了较高的Pn；在刈割处理后，残余叶片gs升高。gs的增大保证了植物补偿性光合作用发生有充足的碳源，可能是是光合速率升高的主要原因。 刈割后，叶绿素含量降低而a/b值升高，叶绿素荧光参数降低，叶片羧化效率（CE）也发生变化，可能非气孔调节也在刈割后紫花苜蓿的光合变化调节中也发挥一定作用。 刈割后，剩余部分水分利用效率（WUE）升高，可能与刈割后植株内部水分状况的缓解、光合能力的增强有关。 刈割后，叶片MDA含量减少，膜酯过氧化程度降低；叶片SS含量降低，但proline含量却在刈割后升高，维持了细胞渗透势的平衡，从而保证了细胞等（如保卫细胞以及细胞中的叶绿体）具有较正常的功能。刈割后，剩余叶片抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性有一定的升高，可清除过量氧自由基，避免了活性氧对细胞膜的伤害，可能是刈割后剩余叶片Pn得以迅速恢复乃至有所提高的重要原因。 总之，更高的气孔导度保证了光合作用所需二氧化碳的充足供应，从而确保高的光合速率的发生。抗氧化酶类物质活性的升高能够有效地清除由刈割产生的活性氧，并且脯氨酸含量的增加将帮助维持细胞膜的完整性，确保细胞具有正常的功能，包括保卫细胞和气孔的功能。另外，高水分处理下紫花苜蓿对于刈割具有更为敏感的响应。 研究还表明，CAT对刈割有更为重要的作用，这也表明它在刺激信号响应中发挥着更为积极地作用。 关于牧草刈割后的再生机制仍需做要进一步的探讨。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章 国内外研究综述

1.1刈割对牧草的影响

1.1.1刈割对牧草产量的影响

1.1.2刈割对牧草品质的影响

1.2牧草对刈割的响应

1.2.1贮藏物质的动员、利用及转运

1.2.2光合功能

1.2.3根系

1.2.4牧草所在土壤及微生物系统

1.2.5牧草生殖响应及其资源分配对策

1.2.6牧草种群特征

1.2.7其它

1.3植物刺激响应信号转导

1.3.1信号物质

1.3.2刈割-响应

1.4紫花苜蓿相关研究

1.4.1紫花苜蓿的利用

1.4.2苜蓿研究综述

1.5问题的提出

第二章 材料和方法

2.1试验地自然概况

2.2试验材料

2.3试验设计

2.4测定项目与方法

2.4.1光合作用

2.4.2叶绿素荧光

2.4.3叶绿素含量

2.4.4生理生化测定

2.5数据处理

第三章 结果

3.1净光合(Pn)、蒸腾(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)

3.2叶片水分利用效率(WUE)

3.3气孔导度(gs)

3.4叶片羧化效率(CE)

3.5叶绿素及叶绿素荧光

3.6丙二醛(MDA)含量

3.7脯氨酸(proline)和可溶性糖(SS)含量

3.8抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性

第四章 讨论

4.1刈割后紫花苜蓿光合特性的变化及其调控

4.2刈割后紫花苜蓿叶片细胞活性与功能的维持

4.2.1 MDA与细胞膜透性变化

4.2.2脯氨酸、可溶性糖与细胞渗透势维持

4.2.3抗氧化酶系统及其防御

4.3刈割后牧草再生信号机制模型

第五章 结论及展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

在读期间发表文章

致谢