紫花苜蓿抗旱性评价及对水分胁迫适应机制的研究

摘要

本文以国外21份紫花苜蓿为材料，采用存活率直接评价与多个抗旱指标综合评价相结合法，筛选出抗旱性不同的3份材料进行生理生化分析，系统地研究了水分胁迫下紫花苜蓿的抗旱性机制，及水分胁迫引起生理生化的各种变化，旨在确定紫花苜蓿耐干旱的特性，从而进一步丰富紫花苜蓿资源抗旱性的评价内容。为紫花苜蓿的育种、引种和抗旱种植提供科学的依据。测定指标包括：存活率、株高、叶片长度、叶片宽度、地上生物量、胁迫指数等形态指标；叶片相对含水量及自然饱和亏缺；脯氨酸含量、可溶性糖含量；相对电导率、丙二醛含量；保护酶SOD， POD，CAT的活性；叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度/大气CO2浓度(Ci)与(Ca)比值光合特性指标；ABA、IAA、GA3、ZR叶片内源激素含量的变化主要研究结果如下： (1)抗旱性较强的材料为：ZXY04P-44、ZXY04P-10、ZXY04P-32 (2)叶片长度、叶片宽度、干物质含量胁迫指数、根冠比胁迫指数、地下生物量胁迫指数可作为紫花苜蓿抗旱鉴定的综合评价指标。 (3)3份紫花苜蓿幼苗叶片的水分饱和亏缺都增大，抗旱性强的增加幅度小，抗旱性弱的增加的幅度大；3份紫花苜蓿的2种主要渗透调节物质呈上升趋势，总量逐渐增加，这表明紫花苜蓿可以通过渗透调节作用来适应干旱环境，但其渗透调节作用是有限度的。 (4)在水分胁迫下3份材料的丙二醛含量和伤害率都增加就表明活性氧的积累和清除之间的平衡遭到破坏，其中抗旱性强的ZXY04P-44>抗旱性弱的ZXY04P-310，说明在同等程度的水分胁迫下，防止细胞膜质过氧化和保持细胞膜完整性能力是抗旱性强的ZXY04P-44>抗旱性弱的ZXY04P-310。 (5) SOD酶活性变化趋势基本一致，即先升高后下降。说明适度水分胁迫诱导SOD活性增加，由SOD催化超氧化物阴离子产生H2O2使之必然增多。POD和CAT的活性变化趋势虽然都是先升高后下降，但是抗性强的材料ZXY04P-44，两种酶活性高且对水分胁迫比较敏感，而材料ZXY04P-467次之，至于抗旱性最差材料ZXY04P-310，两种酶活性低且对水分胁迫反映迟钝。其中抗旱性强的材料ZXY04P-44，三种酶的协同作用强；三种保护酶活性是有一定范围的，不能无止境地承受长时间严重水分胁迫。 (6) Pn、E、Gs在水分胁迫下明显下降，WUE呈下降趋势。Ci/Ca的值在水分胁迫间和材料间差异都不显著，但是3份材料还是表现先降低后升高的一致规律。其中抗旱性弱的比强的苜蓿对水分胁迫敏感，变化的程度大且速度快。轻度水分胁迫下气孔限制是三份紫花苜蓿光合作用降低的主要因素；但在中度和重度水分胁迫下，Pn降低主要是由叶肉细胞活性下降引起的，非气孔限制起着主要作用。 (7)本试验表明，随着水分胁迫程度加重，除IAA、ABA和ABA/(IAA+ZR+GA3)的值是逐渐升高外，其它指标都降低了。但抗旱性强的苜蓿在重度干旱下直接抵御水分胁迫的能力强于抗旱性差的苜蓿。3份紫花苜蓿在轻度水分胁迫下四种激素之间协调向抑制生长的方向，中、重度向着促进生长的方向，且ZXY04P-44的促生长趋势更强。 综上所述，在抗旱型紫花苜蓿受到水分胁迫时，体内的水分代谢、渗透调节系统、细胞膜透性、膜质过氧化系统、保护酶系统、光合系统以及体内激素的变化均有利于提高紫花苜蓿抗旱能力，这可能是抗旱性能够在极端干旱高温环境中生存，并形成较大生物量的一个因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

1. 紫花苜蓿应用价值及其分布

2. 紫花苜蓿生产与科研现状

3. 国内外有关苜蓿抗旱性研究进展

3.1. 植物适应水分亏缺的方式

3.2. 植物抗旱性研究现状

3.3. 植物抗旱生理的研究方法

3.4. 植物抗旱性鉴定方法

3.5. 抗旱指标的选择

3.6. 数量分析方法

4. 选题依据与研究目的及意义

第一章紫花苜蓿抗旱性评价及指标的筛选

1. 材料与方法

1.1. 试验材料

1.2. 试验方法

1.3. 测定内容

2. 统计分析

3. 结果与分析

3.1. 供试紫花苜蓿种质抗旱性的直接评价

3.2. 以多个形态性状为抗旱指标的间接综合评价

3.3. 紫花苜蓿种质抗旱性鉴定方法的判别分析及抗旱指标的筛选

4. 小结与讨论

4.1. 小结

4.2. 讨论

第二章水分胁迫对紫花苜蓿叶片水分代谢与渗透调节系统的影响

1. 材料与方法

1.1. 材料

1.2. 试验方法

2. 结果与分析

2.1. 水分胁迫对叶片水分饱和亏缺(WSD)的影响

2.2. 水分胁迫对叶片游离脯氨酸(Pro)含量的影响

2.3. 水分胁迫对叶片可溶性糖含量的影响

3. 讨论

第三章水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片细胞膜透性和膜质过氧化的影响

1. 材料与方法

1.1. 材料

1.2. 试验方法

1.3. 测定内容

2. 结果与分析

2.1. 水分胁迫对不同抗旱性叶片伤害率含量的影响

2.2. 水分胁迫对不同抗旱性叶片丙二醛(MDA)含量的影响

3. 讨论

第四章水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片保护酶活性的影响

1. 材料与方法

1.1. 材料

1.2. 试验方法

1.3. 测定内容

2. 结果与分析

2.1. 水分胁迫对不同抗旱性叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

2.2. 水分胁迫对不同抗旱性叶片过氧化物酶(POD)活性的影响

2.3. 水分胁迫对不同抗旱性叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响

3. 讨论

第五章水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片光合特性的影响

1. 材料与方法

1.1. 材料

1.2. 试验方法

1.3. 测定内容

2. 结果与分析

2.1. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片叶绿素(Chl)含量的影响

2.2. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片净光合速率(Pn)的影响

2.3. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片蒸腾速率(E)的影响

2.4. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片水分利用效率(WUE)的影响

2.5. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片气孔导度(Gs)的影响

2.6. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片胞间CO2浓度/大气CO2浓度(Ci)与(Ca)比值的影响

3.讨论

第六章水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片内源激素的影响

1. 材料与方法

1.1. 材料

1.2. 试验方法

1.3. 测定内容

2. 结果与分析

2.1. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片内源激素ABA含量的影响

2.2. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片内源激素IAA含量的影响

2.3. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片内源激素ZR含量的影响

2.4. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片内源激素GA3含量的影响

2.5. 水分胁迫对不同抗旱性紫花苜蓿叶片ZR/ABA、ZR/IAA和ABA/(IAA+ZR+GA3)的比值影响

3. 讨论

第七章综合结论

参考文献

致谢