水稻根系、光合和抗氧化酶对干旱胁迫的反应

摘要

干旱缺水是世界农业面临的最大问题之一,据估计干旱造成的农业损失可与其它所有胁迫导致的损失的总额相当.因此抗旱的生理机制和适应性正日益引起人们的兴趣.该研究以Azucena陆生水稻和IR 1552水生水稻为试验材料,通过土培、砂培控制地下水位、撤水和复水处理或PEG-6000模拟干旱等,研究了不同水稻品种产量、养分含量、根系生长情况、光合速率、叶绿素荧光参数和抗氧化酶系统活性等,目的在于阐明水分胁迫对根系和地上部分的协同影响,比较不同品种间耐旱能力的差异及导致这种差异的可能的生理生化原因,为水稻抗旱栽培和育种提供理论依据.土培结果表明,随着地下水位的不断下降,两水稻品种的单株谷粒产量、千粒重、结实率、总干重均有不同程度的下降,但下降幅度有所不同.品种Azucena在地下水位为80cm时生育严重延迟,不能在冬天来临前结实,而品种IR 1552仍表现出了较好的结实率和总干重;品种Azucena植株的氮磷钾含量随着地下水位的下降而下降,而品种IR 1552却呈增加趋势.沙培的研究结果表明,随着地下水位的下降,两个品种根系参数表现各异.品种Azucena的不定根数比灌水对照下降明显,而品种IR1552与灌水对照相差很小;品种Azucena的最大根长、根冠比、三条最长根的总根长、根尖数、根表面积和根体积均在25cm地下水位时表现最大;而品种IR1552在50cm地下水位时表现最大.撤水处理的结果表明,随着时间的延续,净光合速率(Pn)逐渐下降,但最大光化学效率(Fv/Fm)并不随着胁迫的变化而变化.两品种的初始荧光(Fo)、PSⅡ有效光化学量子产量(F'v/F'm)、PSⅡ实际光化学量子产量(φ<,PSⅡ>)和光化学猝灭(qP)均下降,但下降的幅度不一,品种IR 1552的下降幅度要低于Azucena.在干旱条件下,其SOD、CAT和POD活性逐渐上升,但上升的幅度上,品种IR 1552要胜于Azucena.土培、砂培和撤水处理的结果均表明,在严重干旱逆境下,品种IR 1552比Azucena更具抗旱性.用PEG-6000模拟水分胁迫处理干旱敏感品种Azucena的结果表明,随着PEG处理浓度提高,Pn呈下降趋势,但各阶段起主导作用的因素不同.第一阶段,在10%PEG处理下Pn显著下降,色素和叶绿素荧光保持不变,气孔导度(Gs)和胞间CO<,2>浓度(Ci)反而上升,表明为非气孔因子限制光合速率;第二阶段,在15%PEG处理下色素和叶绿素荧光虽开始变化,Pn继续降低,并伴随Gs和Ci的下降而下降,因此气孔导度成为光合速率的主要限制因子;第三阶段,在20%PEG处理下Pn继续降低,Gs虽下降,但Ci并没有进一步下降,而色素和荧光参数均进一步变劣,此时光合膜的损伤成为限制光合的主导因子.上述结果表明,严重水分胁迫虽使光合机构吸收和传递光能效率下降,但过剩的激发能仍可能导致活性氧积累;尽管水稻叶内启动了超氧物防御系统,但仍能导致光合器官受损及PSⅡ光化学活性降低.

目录

致谢

缩略语

摘要

Abstract

第一章文献综述和研究内容

1文章综述

1.1根对水分胁迫的应答

1.2水分胁迫对植物光合机构的影响

1.3水分胁迫对植物体抗氧化物质的影响

2选题意义、研究内容和目标

2.1选题意义

2.2研究内容和目的

第二章不同水位深度对水稻根系的影响

1材料和方法

1.1材料及处理方法

1.2柱谷粒重、千粒重及总干物质重

1.3氮、磷、钾含量的测定

1.4根参数的测定

1.5叶片水势测定

1.6数据分析

2结果与分析

2.1不同水位对水稻产量性状的影响

2.2不同水位对水稻根长和根数的影响

2.3不同水位对水稻N、P、K含量的影响

2.4不同水位对水稻根长和粗的影响

2.5不同水位对水稻水势和根冠比的影响

2.6不同水位对水稻根量的影响

3讨论

第三章水分胁迫对水稻光合特性与抗氧化酶系统的影响

1材料和方法

1.1材料及处理方法

1.2叶片气体交换及荧光参数的测定

1.3叶绿素、类胡萝卜素含量的测定

1.4酶活性测定

1.5膜脂过氧化

1.6数据的统计分析

2结果与分析

2.1撤水和复水处理对水稻叶片色素的影响

2.2撤水和复水处理对水稻叶片光合参数的影响

2.3撤水和复水处理对水稻叶片荧光参数的影响

2.4撤水和复水处理对抗氧化酶活性及丙二醛含量和影响

2.5撤水和复水处理对水稻叶片光响应曲线及水分利用效率的影响

3结论

第四章PEG诱导水分胁迫引起水稻光合下降的原因探讨

1材料与方法

1.1材料培养和处理

1.2叶片气体交换及荧光参数的测定

1.3叶绿素和可溶性蛋白含量的测定

1.4抗氧化酶活性及丙二醛含量的测定

1.5数据的统计分析

2结果与分析

2.1水分胁迫对色素的影响

2.2 PEG处理对气体交换及荧光参数的影响

2.3 PEG处理对抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响

3讨论

第五章全文讨论和总结

1讨论

1.1品种抗旱的根系特征

1.2品种抗旱的光合特征及其与根系的关系

1.3光合下降的起始原因

2全文总结

参考文献

硕士研究生期间发表或接收的论文