磷对马铃薯植株耐旱能力以及钾对块茎加工品质的影响

摘要

马铃薯作为第四大粮食作物，在粮食安全中起重要作用。干旱是造成马铃薯减产的重要因素之一，而块茎的褐变严重影响其加工品质。本研究在前期筛选耐低磷和低钾材料时发现磷营养与植株耐旱能力、钾营养和块茎淀粉含量、褐变可能有一定关系。为确切研究这些相互作用，以F1代远缘杂交种实生薯群体的幼苗（60个株系）为材料，在正常磷和缺磷的1/2 MS矿质营养液中培养16d后用8％ PEG8000模拟干旱胁迫3h，干旱胁迫前后取样测定生理指标来研究磷与植株耐旱能力的关系。同时，以三个遗传背景存在较大差异的品种（系）米拉、中农Ⅷ-2、N6-22为材料，石英砂作基质，设五个钾浓度0mmol·L-1（K1）、5mmol·L-1（K2）、10 mmol·L-1（K3）、15mmol·L-1（K4）、20mmol·L-1（K5），1/2 MS矿质营养液浇灌，通过测定淀粉含量以及与块茎褐变相关的指标来研究钾对褐变的影响。主要结果如下： ㈠水培16d后，正常磷植株茂盛，叶片伸展柔软；缺磷处理的植株矮小，叶面积减小，且叶增厚，叶色浓绿发暗，长出更多新根。之后干旱胁迫3h，缺磷处理的植株未出现萎蔫，表现出对水分胁迫的耐性；正常磷植株，叶片严重萎蔫，叶柄下垂，表现出受水分胁迫伤害的性状。并且，缺磷处理16d气孔密度降低，而正常磷的则升高。缺磷胁迫16d，使植株叶片和根系的渗透调节物可溶性糖、Pro的含量都极显著高于正常磷组的，其中叶片和根系的可溶性糖含量分别升高了135．26％、123．01％，Pro的则升高了74．39％和121．37％。并且在于旱胁迫后，缺磷组叶片和根系的可溶性糖含量仍极显著高于正常组，且根系的Pro含量在干旱胁迫后仍为正常组的2倍左右。缺磷胁迫16d对叶片SOD活性未有显著影响，但干旱胁迫后，缺磷组SOD活性与干旱胁迫前相比上升26．64％，极显著高于正常组。缺磷胁迫使叶片的POD活性上升85．45％，干旱胁迫后正常组POD活性在仍极显著低于缺磷组。缺磷胁迫使植株叶片MDA含量显著升高，干旱胁迫后，缺磷组和正常组都升高，但正常组的升幅更大。从磷与干旱胁迫的试验可以得出：马铃薯为适应磷不足而发生的形态和生理代谢的改变有助于提高其耐旱能力。 ㈡三个材料的块茎还原糖含量随钾处理的升高呈近以“V”字型变化，不施钾（K1）和低钾（K2）处理下的还原糖含量均极显著高于正常钾（K3）及高钾（K4，K5）处理。并且，施钾处理的薯片经油炸后的黑褐色程度明显小于不施钾处理。而N6-22的还原糖含量在三个材料中是最低的。块茎淀粉含量的变化随钾处理的增加也呈“V”形趋势，米拉的块茎淀粉含量较为固定，但N6-22和中农Ⅷ-2的淀粉含量受钾影响大，相邻浓度处理间的差异均达极显著水平，材料间表现为N6-22>米拉>中农Ⅷ-2。米拉和N6-22成熟块茎含钾量比较固定，不同施钾处理对其最终含钾量影响不大；中农Ⅷ-2的块茎含钾量受钾处理的影响较大，施钾处理均极显著高于不施钾处理。施钾处理的块茎含水量都高于未施钾处理，米拉和中农Ⅷ-2的都达极显著水平。三个材料收获块茎后的植株钾含量随钾处理的升高呈单锋曲线变化，都在K3达到最大值，K1最小。N6-22和中农Ⅷ-2植株含钾量受钾营养的影响大，相邻钾浓度处理间的差异均达到极显著水平，米拉受钾营养的影响相对较小。对块茎钾含量、水分含量、淀粉含量以及还原糖含量和植株钾含量五个指标进行相关分析表明：不同材料各因素间的相关性表现一致，只是相关性的强弱（或显著性）存在差异。其中块茎的还原糖含量与植株钾含量之间存在极显著负相关。从该试验可以得出：不施钾会极显著提高块茎的还原糖含量，使油炸薯片的黑褐色程度加剧；环境中钾水平对块茎成分．（淀粉、水分、钾）的影响力度会因材料不同（即遗传背景不同）而存在差异；成熟块茎的植株钾含量可作为块茎还原糖含量的评定指标；钾营养对块茎酶促褐变有影响，但规律性不强。

目录

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1.文献综述

1.1 磷营养与植物耐旱能力的研究进展

1.1.1 磷营养对植物的生理意义以及植物对磷不足的应答

1.1.2 干旱对植物的伤害机理以及植物对干旱胁迫的应答

1.1.3 用PEG模拟干旱胁迫研究

1.1.4 磷营养对植物抗旱力影响的研究概况

1.2 钾营养和马铃薯块茎加工品质概述

1.2.1钾营养和马玲薯块茎淀粉积累的影响

1.2.2 马铃薯块茎的非酶促褐变

1.2.3 马铃薯块茎的酶促褐变

1.2.4 钾营养对两种褐变的影响

1.3 立题依据及研究意义

2.磷营养与马铃薯植株的耐旱能力的研究

2.1 材料和方法

2.1.1 材料

2.1.2 试验设计

2.1.3 测定指标和方法

2.2 结果与分析

2.2.1 磷营养和干旱胁迫对马铃薯植株形态的影响

2.2.2 磷营养对叶下表皮气孔密度的影响

2.2.3 叶片和根系可溶性糖含量的变化

2.2.4 叶片和根系PRO含量的变化

2.2.5 活性氧清除系统中的重要酶POD、SOD活性的变化

2.2.6 叶片MDA含量的变化

2.3 讨论

2.3.1 缺磷胁迫下植株形态变化增强对水分胁迫的耐性

2.3.2 缺磷胁迫下植株生理变化增强对水分胁迫的耐性

2.3.3 缺磷胁迫增强马铃薯植株的耐旱能力是一种交叉适应

2.3.4 缺磷胁迫使马铃薯植株Pro和SS同时升高及其存在的问题

3.钾营养与块茎的加工品质

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验设计

3.1.3 测定指标和方法

3.1.4 数据处理与分析方法

3.2 结果与分析

3.2.1 钾营养对块茎还原糖含量以及炸片效果的影响

3.2.2 钾营养对淀粉、块茎钾、水分以及植株钾含量的影响

3.2.3 块茎钾、水分、淀粉、还原糖以及植株钾含量间的相关分析

3.2.4 钾营养对块茎酶促褐变的影响

3.3 讨论

3.3.1 钾营养与块茎还原糖含量的关系

3.3.2 钾营养对块茎淀粉积累的影响

3.3.3 钾营养对块茎酶促褐变的影响

4.结论

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的学术论文