薏苡1401耐涝机制的初步研究

摘要

薏苡1401是一种新型的饲用薏苡，抗逆境能力强，其中耐涝性尤为突出，对薏苡1401进行系统的耐涝鉴定不仅可以为薏苡1401试验示范、品种审定等提供理论依据，还能为深入研究其耐涝机理打下基础。主要试验结果如下:
　　（一）对薏苡1401(YY1)、栽培薏苡(YY8)、尼加拉瓜大刍草(TZ04)和玉米自交系(Mo17)的株高、干物质的量、根系表面积、根系活力和分蘖性状进行耐涝鉴定，各指标平均耐涝系数YY1最高，为0.726，其次YY8为0.680，TZ04为0.518，Mo17为0.394。株高耐涝系数最高为YY8，地上部干重耐涝系数最高为TZ04，根系表面积、根系活力和分蘖数耐涝系数最高的均是YY1。并且在淹水的各个时段，YY1株高、地上部干物质量、根系表面积和根系活力的增加均没有受到明显抑制，而TZ04和Mo17株高的增加在淹水10-20d时受到显著抑制，YY8、TZ04和Mo17地上部干物质量的增加也在淹水10-20d时受到显著抑制，YY8根系表面积的增加在淹水10-20d时受到显著抑制，YY8和TZ04的根系活力在淹水10-30d时显著下降。
　　（二）对淹水时YY1和TZ04的叶片SOD活性、叶片CAT活性、叶片MDA含量、根系PDC活性和根系ADH活性进行测定，YY1的SOD活性峰值出现在淹水12h时，峰值为9.96U/g，TZ04的SOD峰值可能出现在淹水48h或者之后，峰值约为8.95U/g。YY1的CAT活性峰值出现在淹水6h时，峰值为1103U/g，TZ04的CAT峰值出现在淹水12h，峰值约为775U/g。YY1的MDA含量在淹水12h后开始稳定，稳定含量约为18.26nmol/g，而TZ04的MDA含量在淹水的48h时中先后降、升两次，没有稳定。YY1的PDC活性在淹水0-24h时比较稳定，在淹水24-48h突然升高到0.73U/g，TZ04的PDC活性在淹水48h间逐渐升高，48h时为0.69U/g。YY1的ADH活性峰值出现在淹水6h时，峰值为0.29U/g，TZ04的ADH峰值出现在淹水12h，峰值为0.08U/g。
　　（三）淹水时，YY1生成的通气根具有表皮层、皮层、内皮层和中柱，中柱包含有韧皮部和木质部，根内部结构完整。通气根皮层的通气组织占皮层面积的21.44％，极显著大于不定根皮层的通气组织面积。通气根中柱内木质部占中柱面积的77.39％，极显著大于不定根中柱的木质部面积。
　　（四）通气根原基起始于内皮层和环状木质部之间的中柱鞘细胞，且相同的小区域内会先后形成多个通气根原基。
　　（五）淹水时YY1会释放乙烯，对淹水时的YY1施用乙烯抑制剂1-MCP会使YY1总根长减少约18％，根尖数量减少约22％，而根系平均直径会增加约16％，从而使得根系表面积变化不显著。
　　本试验结果表明，YY1的耐涝性优于YY8、TZ04和Mo17，其耐涝性强的主要原因是具有反应迅速的抗氧化酶、无氧呼吸酶和通气组织发达的通气根，通气根结构完整却不同于不定根，通气根原基起始于不定根中柱鞘细胞。淹水会使YY1产生乙烯，而施用乙烯抑制剂1-MCP会减少淹水时YY1的根数量，增加YY1根系平均直径。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 薏苡的研究现状

1．1．1 种质资源

1．1．2 食用、药用、饲用和生态价值

1．1．3 遗传育种

1．1．4 细胞学、基因组学和分子生物学研究

1．2 涝害对植物的影响

1．2．1 抑制光合作用

1．2．2 破坏呼吸作用

1．3 耐涝机制的研究现状

1．3．1 根形态构型变化增加吸氧面积

1．3．2 根内部形态变化减少氧气散失，提高输氧效率

1．3．3 ⅦERFs响应低氧信号

1．4 本试验的目的和意义

2 材料与方法

2．1 淹水胁迫时各材料的表型测定

2．1．1 材料

2．1．2 溶解氧含量测定

2．1．3 表型观察

2．1．4 株高测定

2．1．5 干物质的量测定

2．1．6 根系总长、直径、表面积测定

2．1．7 根系活力测定

2．1．8 分蘖数测定

2．1．9 耐涝系数计算

2．2 淹水胁迫时YY1和TZ04的酶活性测定

2．2．1 材料

2．2．2 叶片SOD活性测定

2．2．3 叶片CAT活性测定

2．2．4 叶片MDA含量测定

2．2．5 根系PDC活性测定

2．2．6 根系ADH活性测定

2．3 淹水时YY1通气根的形态与发育观察

2．3．1 材料

2．3．2 通气根形态解剖

2．3．3 通气根发育解剖

2．4 乙烯抑制剂对淹水时YY1根系表型的影响

2．4．1 材料

2．4．2 淹水时YY1生成气体检测

2．4．3 乙烯抑制剂对淹水时YY1根系表型的影响

3 结果与分析

3．1 涝害对各材料的表型影响

3．1．1 溶解氧含量

3．1．2 表型观察

3．1．3 株高

3．1．4 干物质的量

3．1．5 根系总长、平均直径、表面积

3．1．6 根系活力

3．1．7 分蘖数

3．1．8 耐涝系数

3．2 淹水胁迫时YY1和TZ04的酶活性

3．2．1 叶片SOD活性

3．2．2 叶片CAT活性

3．2．3 叶片MDA含量

3．2．4 根系PDC活性

3．2．5 根系ADH活性

3．3 淹水时YY1通气根的形态与发育

3．3．1 通气根形态解剖

3．3．2 通气根发育解剖

3．4 乙烯抑制剂对淹水时YY1根系表型的影响

3．4．1 淹水时YY1生成气体检测

3．4．2 乙烯抑制剂对淹水时YY1根系表型的影响

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢