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水分亏缺对玉米根和叶显微结构及H_2O_2积累的影响

于涛

  玉米是耗水量大的作物,研究水分亏缺下玉米生理、形态的变化以及对胁迫的响应能够为实际的农业生产提供必要的理论依据。本试验通过调亏灌溉的方法对盆栽玉米设定不同控水梯度处理[田间最大持水量的75%~85%(对照)、65%~75%(轻度)、55%~65%(中度)、45%~55%(重度)],运用生理学实验技术结合常规染色、荧光染色、显微形态观察、细胞化学定位等手段,从生理学、形态学、解剖学和细胞化学角度,研究了苗期、拔节期玉米根和叶组织的形态、解剖结构和H_2O_2积累变化对水分亏缺的响应。研究结果如下: (1)水分亏缺对根毛生长的影响:苗期和拔节期,水分亏缺下玉米根毛直径均变细,根毛长度和密度增加,根尖到根毛区距离缩短,其中重度处理的根毛密度最大,根尖端到根毛区的距离最短。复水后各处理组与复水前相比,根毛直径、长度、密度、根尖到根毛区距离无明显变化。 (2)水分亏缺对玉米根毛区解剖结构的影响:玉米苗期、拔节期根毛区皮层薄壁细胞随着水分亏缺程度的加剧,细胞体积缩小变形,排列不规则,导致皮层厚度逐渐变薄。苗期轻度水分亏缺促进玉米内皮层细胞径向壁木质化、栓质化加厚,细胞变形不明显,而中度、重度处理的内皮层细胞壁木质化、栓质化程度低,内皮层细胞变形明显;拔节期内皮层细胞壁发育为成熟的“马蹄形”加厚,轻度、中度水分亏缺促进内皮层细胞径向壁、内切向壁木质化、栓质化加厚,细胞变形不明显,只有重度处理内皮层细胞变形。复水后,内皮层细胞继续发育进入后期,细胞壁加厚程度增加。 (3)水分亏缺对玉米叶片气孔的影响:水分亏缺程度与气孔密度呈正相关,与气孔开度呈负相关,重度处理气孔开度最小。复水后,轻度处理组气孔开度恢复到正常水平,中度、重度气孔开度得到一定程度的恢复。 (4)水分亏缺对根和叶片中H_2O_2含量的影响:随着水分亏缺程度的加剧,根和叶片中H_2O_2含量均升高,在重度处理时达到最大。复水后,轻度水分处理的H_2O_2含量下降到接近正常对照水平。中度、重度处理的H_2O_2含量高于正常对照,但差异不显著。 (5)水分亏缺对根中H_2O_2分布和积累的影响:荧光标记表明水分亏缺处理下,玉米根尖端是产生H_2O_2的主要部位。随着水分亏缺程度的加剧,H_2O_2的分布区域从根冠向分生区和伸长区逐渐延伸,H_2O_2的含量也逐渐增多。CeCl3标记显示H_2O_2主要分布于细胞膜和细胞间隙,拔节期处理组H_2O_2的积累量高于苗期。中度、重度处理组除了在细胞膜和细胞间隙存在大量的H_2O_2外,液泡膜、线粒体膜上也出现H_2O_2的积累,其中重度处理组细胞出现线粒体肿胀、嵴减少的现象。复水后,苗期和拔节期处理组根尖细胞中的H_2O_2不同程度的减少,但中度、重度处理的细胞膜、细胞间隙仍存在少量H_2O_2积累。 综上所述,玉米通过促进根毛发育,改变皮层厚度,增加内皮层木质化、栓质化程度,调节气孔开关,增加根尖H_2O_2积累来响应水分亏缺产生的胁迫。……   
[关键词]:水分亏缺;玉米;根毛区;内皮层;气孔开度;H_2O_2
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2011年