红豆草耐盐碱性研究及其组培体系的建立

摘要

对于大多数高等植物，土壤盐碱化对植物尤其是农作物和牧草的生长发育造成严重的影响。前期研究发现豆科牧草红豆草的耐盐能力有限，尤其在苗期其对高盐极为敏感。因此，培育耐盐较强性的红豆草新品种（系），对我国西北地区畜牧业的可持续发展以及盐碱地改良利用具有重要意义。 鉴于此，本研究以红豆草（Onobrychis viciaefolia Scop.）为材料，探究影响其组培再生体系的因素及其对盐碱胁迫的生理响应，取得如下结果： 1、高盐胁迫显著抑制了红豆草幼苗的生长；然而，添加不同浓度KCl明显减轻了高盐胁迫对幼苗生长的抑制作用。高盐胁迫下，随着KCl浓度的升高，红豆草幼苗的鲜重、干重、组织含水量和叶绿素含量逐渐增加，当浓度为25mmol?L-1时达到最大值，随后有所降低；叶和根中的Na+浓度逐渐降低，而K+浓度和K+/Na+比呈逐渐升高趋势；脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量在KCl浓度为25mmol?L-1时达到峰值，而后下降；丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量、细胞壁、细胞质和液泡转化酶活性逐渐减小，而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）、抗坏血酸过氧化物（ascorbate peroxidase,APX）、蔗糖合成酶（sucrose synthase,SS）及蔗糖磷酸合成酶（Sucrose Phosphate Synthase,SPS）活性、蔗糖和葡萄糖含量呈逐渐增加趋势。这些结果表明，添加K+可通过维持植株体内K+、Na+稳态平衡、提高抗氧化酶活性和增强蔗糖的合成与积累，来减轻高盐胁迫对红豆草幼苗的毒害作用。 2、碱胁迫和盐碱混合胁迫下，与对照相比，红豆草幼苗的鲜重和干重显著降低，组织含水量较对照略下降；植株体内Na+积累显著增加，而K+含量和K+/Na+显著降低；脯氨酸、可溶性糖和叶绿素的含量明显下降；丙二醛含量大幅度升高，并且抗氧化酶活性减弱。蔗糖含量、葡萄糖含量以及果糖含量逐渐下降，SS和SPS活性明显降低，中性转化酶和酸性转化酶活性逐渐降低。这些结果表明，高碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗产生毒害作用，抑制了其正常生长发育。 3、红豆草预培养种子出苗率高达88.9%。诱导愈伤组织的最佳配方为MS+0.5mg?L-16-BA+1.0mg?L-1NAA，诱导率为87.3%，且愈伤组织质量较高；不定芽芽诱导培养基采用MS附加6-BA+NAA，或者MS附加6-BA+IBA；不定芽增殖的最佳培养基方案是MS+0.05%AC+1.0mg?L-16-BA+0.5mg?L-1IBA。生根的最佳培养基为1/2MS+1.0mg?L-1IBA+0.1mg?L-1NAA。

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插图索引

附表索引

主要缩略词表

第一章 前言

第二章 国内外研究进展

2.1. 植物耐盐碱研究进展

2.1.1. 盐碱土定义分布

2.1.2. 盐碱胁迫关系

2.1.3. 牧草耐盐碱鉴定指标

2.2. 盐、碱胁迫对植物的影响

2.2.1.植物形态学耐盐碱适应机制

2.3. 蔗糖合成酶和转化酶的研究进展

2.3.1. 转化酶在植物生长发育中的重要作用

2.3.2.转化酶在植物生殖器官应对非生物胁迫中的作用

2.3.3.蔗糖合成酶及其功能

2.4. 豆科牧草组培体系研究进展

2.5. 选题目的和意义

第三章 添加KCl对高盐胁迫下红豆草生长及生理特性的影响

3.1.1. 试剂及仪器

3.1.2.试验方法

3.2. 生理指标的测定

3.2.1.鲜、干重的测定

3.2.2. Na+、K+浓度和K+/Na+测定

3.2.3.叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性总糖和丙二醛含量测定

3.2.4. 丙二醛含量的测定

3.2.5. 蔗糖、果糖和葡萄糖含量测定

3.2.6.蔗糖合成酶含量测定

3.2.7. SOD、POD、CAT和APX活性测定

3.3. 数据处理

3.4. 结果与分析

3.4.1.不同浓度KCl对红豆草幼苗鲜重、干重和含水量的影响

3.4.2.不同浓度KCl对红豆草红豆草幼苗叶绿素含量的影响

3.4.3. 不同浓度KCl盐胁迫下红豆草幼苗Na+、K+浓度及可溶性糖含量的影响

3.4.4 不同浓度KCl对盐胁迫下红豆草幼苗脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响

3.4.5 不同浓度KCl对盐胁迫下红豆草幼苗丙二醛的影响

3.4.6 不同浓度KCl对盐胁迫下红豆草抗氧化酶活性的影响

3.4.7 不同浓度KCl对盐胁迫下红豆草幼苗叶片蔗糖、葡萄糖和果糖含量的影响

3.4.8 不同浓度KCl对盐胁迫下红豆草幼苗叶片转化酶和合成酶活性的影响

3.5. 讨论

3.6. 结论

第四章 碱胁迫以及盐碱混合胁迫对红豆草幼苗生理生化特性的影响

4.1. 材料与方法

4.1.1. 试剂及仪器

4.1.2. 试验方法

4.2. 生理指标的测定

4.3. 数据处理

4.4. 结果与分析

4.4.1.碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗鲜重、干重和含水量的影响

4.4.2.碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草Na+、K+浓度及K+/Na+的影响

4.4.3.碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗脯氨酸和丙二醛的影响

4.4.4. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗可溶性糖含量的影响

4.4.5. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗叶绿素含量的影响

4.4.6. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗抗氧化酶活性的影响

4.4.7. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗叶片蔗糖、葡萄糖和果糖含量的影响

4.4.8. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗叶片蔗糖转化酶活性的影响

4.4.9. 碱胁迫和盐碱混合胁迫对红豆草幼苗叶片蔗糖合成酶活性的影响

4.5. 讨论

4.6. 结论

第五章 红豆草组织培养体系的建立

5.1. 材料与方法

5.1.1. 材料

5.1.2.试验方法

5.2. 结果与分析

5.2.1. 不同培养基对红豆草无菌苗生长的影响

5.2.2. 不同植物激素浓度组合对红豆草外植体愈伤组织诱导的影响

5.2.3. 不同植物激素浓度组合对红豆草愈伤组织分化的影响

5.2.4. 不同植物激素浓度组合对红豆草不定芽分化的影响

5.2.5. 不同植物激素浓度组合对红豆草不定芽增殖的影响

5.2.6. 各因素度红豆草生根的影响

5.3. 讨论

5.4. 小结

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文