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不同基因型绿豆开花结荚期生理特性研究

高小丽

   绿豆是我国重要的食用豆,在种植业结构调整和优质、高效农业发展中具有重要作用。随着人们膳食结构的调整和保健意识的增强,作为医食兼用的重要资源,绿豆在现代功能型食品开发中的地位迅速上升。然而,由于绿豆科研起步较晚,基础性研究比较薄弱,尤其是对产量和品质形成起决定作用的花后植株代谢生理特性缺乏系统研究,大田生产缺乏适栽品种,加之栽培管理粗放,单产水平普遍较低。因此,探索绿豆生育特性,提高产量和品质成为绿豆生产亟待解决的问题。 本研究以近年来各地选育的绿豆品种(系)或地方名优品种为材料,在绿豆产量形成的关键时期—开花结荚期,测定、分析了植株代谢的相关生理参数—叶片蒸腾速率、净光合速率,叶绿素、可溶性蛋白质、丙二醛(MDA)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性以及根系活力等指标;并采用石蜡切片法,从解剖学角度进一步研究了不同基因型绿豆功能叶片在开花结荚期的结构差异及其结构的动态变化特征,得出以下主要结论: 1.开花结荚期间,各品种(系)主茎开花节位叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量均呈下降趋势;主茎不同开花节位叶片的光合性能在同一生育阶段表现为第9叶>第8叶>第7叶>第6叶。不同基因型品种间光合性能存在着显著差异。从开花到成熟,高产品种(系)主茎开花节位叶片的平均净光合速率高出低产品种(系)16.1-21.3%,且高产品种(系)叶片功能期持续时间长,叶绿素和可溶性蛋白质降解较慢,生育后期仍能保持相对较高的净光合速率,表现出明显的高光效特性。 2.开花结荚期间,各品种(系)主茎开花节位叶片自下向上依次衰老;叶片SOD和CAT活性呈下降趋势,而POD活性和MDA含量持续上升,导致膜结构和生理机能受到破坏,光合性能下降。不同基因型品种间叶片衰老和活性氧代谢存在着显著差异。高产品种(系)叶片SOD和CAT活性高且后期衰减较慢,平均衰减速率分别为28.6 U·g-1·d-1、18.6 U·g-1·d-1,而低产品种(系)平均衰减速率分别为35.1 U·g-1·d-1、21.3 U·g-1·d-1;生育后期高产品种(系)仍能维持相对较高的SOD和CAT活性,有效延缓了叶片衰老进程。 3.各品种(系)主茎开花节位叶片厚度、栅栏组织厚度随着花后生育进程的推进均趋于减小;花荚盛期后,叶片结构自下向上逐渐衰老,叶肉细胞开始解体,栅栏组织排列趋向紊乱。不同基因型品种间叶片厚度、栅栏组织厚度以及叶片结构存在着显著差异。高产品种(系)叶片平均厚度为224.2-235.3μm,低产品种(系)叶片平均厚度为211.8-223.0μm;高产品种(系)栅栏组织较发达,栅栏组织占叶片厚度的比值平均为53.8%,高出低产品种(系)4.7%;高产品种(系)叶片结构衰老缓慢,叶肉细胞中含有较多的叶绿体,使其生育后期仍能保持相对较高的叶绿素含量和净光合速率,光合生产力较高。相关分析表明,开花结荚期间,叶片厚度、栅栏组织厚度均与其叶绿素含量、净光合速率呈极显著正相关。结果进一步证实了绿豆植株的形态、结构与生理功能的一致性。 4.各品种(系)开花后,植株根系伤流强度随着花后生育进程的推进呈现规律性的变化。开花初期,根系活力逐渐升高,花荚盛期达到最大值,之后,迅速下降。植株根系活力的变化趋势与主茎开花节位叶片光合功能的变化趋势基本一致,但根系活力的衰退始期晚于叶片功能的衰退始期。主茎开花节位叶片在花后15 d左右开始自下向上衰老,而根系活力可维持到花后30 d左右,才迅速衰退。不同基因型品种间根系活力存在着显著差异。叶片衰老较慢的高产品种(系),其根系伤流强度较大,生育后期根系活力衰退较慢。 5.开花结荚期间,各品种(系)地上部总干物质积累均呈现先升高后下降的变化趋势,籽粒干物质积累呈近“S”型的增长趋势;干物质积累过程表明,花后16-31 d是绿豆生物产量和籽粒“库”形成的关键时期。绿豆的叶片、茎秆、荚壳干物质积累均呈单峰曲线变化,均是向籽粒提供同化物的“源”,其中主茎开花节位叶片是籽粒充实的主要源器官。不同基因型绿豆植株干物质积累和转运存在着显著差异。高产品种(系)各器官在花后干物质积累和转运能力强,尤其是开花节位叶片干物质积累多,具有较大的“源”,后期向籽粒运转量高,其平均干物质运转量为2.85 g/单株,而低产品种(系)只有1.94 g/单株;加之高产品种(系)单株结荚数较多,具有较大的库容,最终获得了较高的收获指数和籽粒产量。……   
[关键词]:绿豆;基因型;开花结荚期;生理特性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2007年