外源糖调控盐胁迫下小黑麦糖代谢及光合特性的研究

摘要

小黑麦是由小麦和黑麦远源杂交以及染色体数加倍，由人工合成的一个麦类作物新类型，也是由人类创作的新物种。小黑麦既继承了小麦优质高产的特点，又具有黑麦抗寒、抗病、抗逆性、适应性广的优点，可以改善生态环境，尤其改善盐碱地比较好，而且还具有巨大的远源杂交优势、光合作用能力强和营养品质良好、生物产量高等的特点。现在在全球覆盖面积中的高盐、干旱和半干旱地区面积比例一年一年的增加，所以研究小黑麦糖代谢及其糖代谢关键酶基因在盐胁迫和干旱胁迫下的变化，对更深层次的认识小黑麦抵抗逆境的能力以及各种非生物胁迫对小黑麦生长品质的影响和挖掘小黑麦种质潜力及利用小黑麦具有重大意义，这样就可以为以后小黑麦在工业制造、饲料生产和保护生态环境等方面的应用奠定良好的基础。
　　本文以小黑麦品种东农8809为材料，在盐(100 mmol·L-1NaCl)胁迫下，探究用外源糖（Glc和Suc）前期处理对小黑麦种子萌发期以及幼苗生长期抵抗盐胁迫性能的影响，探究外源糖（Glc和Suc）在提高小黑麦抵抗盐胁迫性能的作用机制。以下是主要发现结果:
　　在非盐胁迫下用浓度0.5 mmol·L-1的外源糖（Glc和Suc）溶液对小黑麦种子进行浸种，小黑麦种子早期的发芽率、发芽势和发芽指数都会显著提高。在盐胁迫条件下用浓度为0.5mmol·L-1的外源糖（Glc和Suc）溶液对小黑麦种子进行浸种可显著缓解小黑麦种子萌发过程中因100 mmol·L-1 NaCl胁迫引起的抑制效应，一定程度的提高小黑麦种子的发芽率、发芽势及发芽指数。同时在盐处理条件下，外源Glc和Suc显著提高盐胁迫5d期间小黑麦胚芽长、胚根长、胚芽干鲜重和胚根干鲜重。
　　在小黑麦幼苗期，盐胁迫条件下外源Glc和Suc预处理可显著促进小黑麦幼苗生长以及积累干物质，缓解小黑麦植物细胞在盐胁迫下的失水情况，改良小黑麦幼苗在盐胁迫下生长发育缓慢的状况。在盐胁迫下，外源Glc、Suc预处理可以提高小黑麦叶片中可溶性糖含量，提高作物原生质保护能力和细胞渗透调节能力，并且在盐胁迫条件下，小黑麦叶片的糖代谢关键酶，包括蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、果糖-6-磷酸激酶和己糖激酶活性均比较高，丙酮酸激酶活性较低，这都表明在盐胁迫下，外源糖对小黑麦体内的糖代谢有影响，能够缓解盐胁迫对小黑麦伤害程度。
　　在盐胁迫下，小黑麦叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）均出现了降低;但随着盐胁迫时间的延长，小黑麦叶片胞间CO2浓度(Ci)处于先上升后下降的趋势，说明在盐胁迫早期(2 d)，非气孔限制因素是导致光合作用下降的主要因素，气孔因素则主要在后期引起光合作用下降，即小黑麦叶片在盐胁迫2d后，其光合机构被损坏导致叶绿体光合特性下降，进而引起净光合速率(Pn)降低。在盐胁迫下，外源Glc和Suc预处理显著减缓了盐胁迫下小黑麦叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率(Tr)的下降速度，盐胁迫4d后，小黑麦叶片将CO2转化为碳水化合物的效率因为气孔因素而下降，导致小黑麦叶片Ci下降，外源糖（Glc和Suc）预处理的Ci的迅速下降，说明外源糖(Glc和Suc)预处理对提高叶片碳同化能力、增加光合速率和维持小黑麦叶片的气孔开放具有重要作用，对盐胁迫下小黑麦叶片维持较高的光合作用有帮助。外源糖能够维持小黑麦叶片较高的Pn，外源糖能够通过对光合作用的调控促进植物的生长。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 目的和意义

1．2 国内外的研究进展

1．2．1 盐胁迫对植物种子萌发及幼苗生长的影响

1．2．2 盐胁迫对植物光合作用的影响

1．2．3 植物对非生物胁迫的应答机制

1．2．4 植物中的糖信号

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计

2．2．1 种子萌发实验设计

2．2．2 幼苗生长实验设计

2．3 试验测定指标及方法

2．3．1 种子萌发指标的测定

2．3．2 幼苗生长指标的测定

2．3．3 相对电导率的测定

2．3．4 小黑麦叶片中碳水化合物含量的测定

2．3．5 糖代谢关键酶的测定

2．3．6 叶片SPAD值的测定

2．3．7 叶绿素荧光参数的测定

2．3．8 光合参数的测定

2．4 数据处理与分析

3 结果与分析

3．1 外源糖对盐胁迫下小黑麦种子萌发的影响

3．1．1 外源糖对盐胁迫下小黑麦种子发芽指标的影响

3．1．2 外源糖对盐胁迫下小黑麦种子胚萌发的影响

3．2 外源糖对盐胁迫下小黑麦幼苗生长的影响

3．3 外源糖对盐胁迫下小黑麦糖代谢的影响

3．3．1 小黑麦相对电导率的变化

3．3．2 小黑麦碳水化合物含量的变化

3．3．3 小黑麦糖代谢关键酶活性的变化

3．4 外源糖对盐胁迫下小黑麦光合特性的影响

3．4．1 小黑麦叶片SPAD值的变化

3．4．2 小黑麦叶片叶绿素荧光参数的变化

3．4．3 小黑麦叶片光合参数的变化

4 讨论

4．1 外源糖对盐胁迫下小黑麦种子萌发的影响

4．2 外源糖对盐胁迫下小黑麦幼苗生长的影响

4．3 外源糖对盐胁迫下小黑麦糖代谢的影响

4．4 外源糖对盐胁迫下小黑麦叶片光合特性的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文