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大丽花生理生化指标对水分胁迫响应机制的研究

范苏鲁

  本研究以大丽花品种‘粉西施’为试材,采用盆栽方式进行不同程度和时间的水分胁迫处理及复水,测定了水分胁迫下大丽花生理生化指标及光合荧光指标的变化。通过对生理生化指标及光合荧光特性在水分胁迫下响应机制的研究,探讨大丽花的抗旱机制,筛选合适的抗旱鉴定指标,以期为今后的栽培应用及抗性品种的选育提供基础数据,为大丽花抗旱种质的改良、创新等研究提供理论依据。本研究主要结论如下: 随着水分胁迫程度的增加和时间的延长,大丽花叶片的相对含水量、水势和叶绿素含量显著下降,可溶性糖、脯氨酸含量显著增加。脯氨酸含量在中度和重度胁迫后期增加显著,其对水分胁迫有显著反应;可溶性蛋白呈降-升-降的变化趋势,水分胁迫先抑制蛋白的合成,在胁迫后期可能响应干旱生成“逆境蛋白”。 水分胁迫对大丽花叶片的膜系统有显著影响。水分胁迫下自由基的产生和清除失衡,使植物代谢紊乱发生膜脂过氧化作用,膜结构遭到损害,导致离子渗透率增大,MDA积累,严重胁迫下质膜的损害最严重,复水后短期无法恢复到对照水平。叶片中的抗氧化酶SOD、POD和CAT活性先上升后下降,这3种酶对水分胁迫和活性氧的响应存在一定差异,表现为相互协调的作用。抗氧化酶活性的降低使自由基积累,直接或间接地启动膜脂过氧化作用使膜脂受损,MDA积累;而MDA的积累又抑制了SOD、POD的活性,使保护酶系统的功能丧失,促使膜系统受损加重。CAT可能发生像POD的伤害效应,参与活性氧的生成,引起膜脂过氧化作用。 水分胁迫使Pn下降,日变化曲线由单峰型变成双峰型,出现“午休”现象。轻度和中度胁迫下,气孔限制是Pn降低的主要原因;重度水分胁迫下,非气孔限制是Pn降低的主要原因。重度胁迫较其它处理更早对大丽花叶片造成伤害,复水后重度胁迫下的光合指标短期无法恢复。水分胁迫使大丽花Fo升高,日变化曲线呈倒“V”型, Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ均降低,日变化曲线总体呈“V”型。qP和NPQ随着胁迫程度的加深下降,NPQ在重度胁迫时升高但差异不显著。水分胁迫使大丽花叶片发生光抑制,抑制了PSⅡ的光化学活性,使用于光化学反应的光能部分及实际光化学效率降低。轻度和中度胁迫对大丽花PSⅡ天线色素的光能传递状况影响不大,重度胁迫对传递能力的影响较大,降低了PSⅡ电子传递量子产量和光合电子传递能力,加剧了光抑制程度,限制了光合作用的正常进行。大丽花光系统结构可能适应水分胁迫发生可逆失活,没有受到不可恢复的伤害和长期的光抑制。重度胁迫使光抑制程度加重,启动了非光化学淬灭的保护机制,使大丽花通过热耗散来抵御光抑制、保护光合机构以适应逆境。水分胁迫对大丽花光合作用的抑制是水分亏缺所引起的各因素的变化导致的。 大丽花的抗旱性表现是各生理因素综合作用的结果,各指标之间存在一定的相关性,用主成分分析方法将众多指标用少数几个综合指标来表示,综合后的主成分能反映原来多个指标的大部分信息,判断抗旱性强弱。光合指标和荧光指标分别提取了两个主成分,其余生理生化指标提取了三个主成分,作为大丽花抗旱鉴定的综合指标。可以选取特征值较大的指标直接做为抗旱指标,合适的鉴定指标有相对含水量、水势、MDA含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、Pn、Fo、Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ。 各指标在复水条件下都有不同程度的恢复,而在重度胁迫条件下短期无法恢复,重度胁迫已经严重影响大丽花的生长和生理功能,所以适宜大丽花生长的土壤相对含水量是土壤最大持水量的30%以上。……   
[关键词]:大丽花;水分胁迫;生理生化;抗旱性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东农业大学2011年