干旱胁迫对棉花苗期生长生理及光谱特征的影响研究

摘要

本研究以转基因抗虫棉农大棉8号和鲁棉研28号为试材，2012-2013年在河北农业大学光温培养室，进行了棉花幼苗土壤盆栽和PEG-6000营养液两种干旱控制试验，研究干旱胁迫对棉花苗期生长生理及光谱特征的影响。盆栽试验设正常(CK)、轻度胁迫(LS)、中度胁迫(MS)、重度胁迫(SS)和极度胁迫(ES)五个水分梯度，营养液培养试验设CK、1.5％、3％和4.5％四个PEG浓度水平。测定了不同干旱胁迫处理下棉花幼苗的生长指标、叶片水势、相对含水量、SPAD值、光合参数、叶绿素荧光参数和反射率光谱等指标。结果表明:
　　1.盆栽培养方式下，干旱胁迫下棉花幼苗的生长指标受到显著抑制。随着干旱胁迫的加重，2个棉花品种的株高、叶片数、平均单株叶面积和茎粗逐渐减小，根冠比增大，叶片相对含水量(RWC)和叶水势降低。农大棉8号各处理的平均叶水势分别比CK下降13.0％、23.5％、34.6％和48.4％，鲁棉研28号则分别下降7.2％、19.1％、27.0％和40.5％，各处理之间显著差异，上述生长指标均能敏感反映棉花幼苗受胁迫的状况。
　　2.盆栽培养方式下，随着干旱程度的加强，净光合速率(Pn)、光能利用效率(LUE)、PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、PSⅡ实际光化学量子产量(ψPSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)总体上呈现下降趋势，气孔限制值(Ls)和水分利用效率(WUE)逐渐上升。不同测定时期各胁迫处理的平均Pn分别比对照下降了11.5％、18.1％、32.1％和38.1％;平均NPQ分别比对照上升了24.1％、50.9％、79.4％和145.1％。棉花幼苗期持续轻度水分胁迫对叶片光合无显著影响，但高于中度的持续水分胁迫会造成叶片光合能力下降。
　　3.棉花幼苗对PEG-6000处理模拟干旱胁迫下不同棉花品种的光合参数对光合有效辐射的响应不同。随着干旱胁迫程度加剧，两品种的Pn、Ls和WUE光响应曲线大幅下降。与CK相比，农大棉8号各处理的Pnmax值分别下降17.0％、45.7％和73.0％，鲁棉研28号的则分别下降了48.9％、34.1％和68.0％。2个棉花品种的光饱和点(LSP)随着干旱胁迫程度的增加降低，而光补偿点(LCP)升高。
　　4.棉花幼苗的原始光谱特征在两种不同的培养方式下具有相同的变化趋势，在500-600nm和750-950nm波段范围内CK的光谱反射率最高，ES和4.5％的光谱反射率最低。不同的培养方式和不同品种在反映干旱胁迫对棉花幼苗的参数指数方面存在差异，盆栽方式下，两品种的的光谱指数PRI与RWC的|r|达到极显著水平，农大棉8号的WI和WBI与RWC的|r|达到0.4以上，而鲁棉研28号的|r|却低于0.4;PEG-6000模拟干旱的营养液培养方式下，农大棉8号和鲁棉研28号的ND、R/ND与RWC的|r|均达到0.6以上。因此在不同培养方式和不同品种的下，光谱指数ND、R/ND和PRI均能灵敏准确的反应干旱胁迫下的棉花幼苗水分亏缺情况。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 引言

1．1 干旱胁迫对作物形态生长指标的影响

1．2 干旱胁迫对作物叶绿素含量的影响

1．3 干旱胁迫对作物光合参数的影响

1．4 干旱胁迫对作物叶绿素荧光参数的影响

1．4．1 叶绿素荧光动力学技术的研究进展

1．4．2 干旱胁迫对作物叶绿素荧光参数的影响

1．5 干旱胁迫对作物光谱参数的影响

1．6 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2．1 试验材料与设计

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验设计

2．2 测定项目与方法

2．2．1 棉花苗期生长指标的测量方法

2．2．2 叶片相对含水量的测定

2．2．3 叶片水势测定

2．2．4 叶绿素测定

2．2．5 叶片光合作用参数测定

2．2．6 叶绿素荧光动力学参数测定

2．2．7 光谱参数测定

2．3 数据处理方法

3 结果与分析

3．1 盆栽条件下干旱胁迫对棉花苗期叶片光谱、光合和荧光的影响

3．1．1 干旱胁迫对苗期生长指标的影响

3．1．2 干旱胁迫下棉花苗期叶片相对含水量的变化

3．1．3 干旱胁迫下棉花苗期叶片水势的变化

3．1．4 干旱胁迫下棉花苗期叶片光合参数的变化

3．1．5 干旱胁迫下棉花苗期叶片叶绿素荧光参数的变化

3．1．6 干旱胁迫下棉花苗期叶片光谱参数的变化

3．2 棉花苗期叶片对不同PEG-6000浓度处理的响应

3．2．1 棉花苗期叶片相对含水量和叶水势对不同PEG-6000浓度处理的响应

3．2．2 棉花苗期叶片光合参数对不同PEG-6000浓度处理的响应

3．2．3 棉花苗期叶片叶绿素对不同PEG-6000浓度处理的响应

3．2．4 棉花苗期叶片光谱反射率对不同PEG-6000浓度处理的响应

3．3 棉花苗期对持续PEG-6000干旱胁迫的响应

3．3．1 棉花苗期叶片含水量、叶水势和叶绿素含量对持续PEG-6000干旱胁迫的响应

3．3．2 棉花苗期叶片光合参数对持续PEG-6000干旱胁迫的响应

3．3．3 棉花苗期叶片荧光参数对持续PEG-6000干旱胁迫的响应

3．3．4 棉花苗期叶片光谱指数对持续PEG-6000干旱胁迫的响应

4 讨论

4．1 不同干旱胁迫处理对棉花苗期生长生理及水分利用的影响

4．2 干旱胁迫对棉花苗期叶片光合特性的影响

4．3 干旱胁迫对棉花苗期叶片荧光参数的的影响

4．4 干旱胁迫对棉花苗期叶光谱参数的影响

5 结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢