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不同小麦品种耐盐差异的生理生化机制研究

作　者: 张敏
导　师: 尹燕枰
学　校: 山东农业大学
专　业: 作物遗传育种学
关键词: 小麦盐胁迫渗透物质与离子抗氧化酶内源激素
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

小麦是我国的重要粮食作物,也是盐碱地主要栽培作物。系统研究盐胁迫下小麦各种生理生化指标的变化,可以从多方面揭示小麦耐盐机制,丰富小麦抗盐生理内容,为抗盐品种选择和盐碱地小麦栽培提供理论依据。本试验选用四个抗盐性不同的小麦品种德抗961(DK961)、山融三号(SR3)、济南17(JN17)和泰山9818(TS9818),利用室内试验和盆栽试验相结合的方式,系统研究了四个小麦品种对盐胁迫的生理生化响应特点。试验主要结果如下:1种子萌发与幼苗长势小麦的发芽势、发芽率、苗高、根长、苗鲜重、根鲜重、根系活力、根数和含水量均随着盐浓度的增加而降低。抗盐品种的发芽率和发芽势都大于普通品种,其它指标的降低幅度都低于普通品种。可见,抗盐品种具有较高的发芽率,而且耐盐胁迫的能力显著高于普通品种。小麦的苗、根对不同盐浓度胁迫的响应程度不同。低盐胁迫对苗高的影响较大,而高盐胁迫对根长的抑制作用较大。盐胁迫下根鲜重的降低幅度大于苗鲜重。2渗透调节物质盐胁迫下,不同抗盐性小麦幼苗的渗透调节能力存在差异。小麦幼苗的脯氨酸和可溶性蛋白质含量随盐浓度的增加而增加,而且抗盐品种增加的幅度大于普通品种,其中TS9818脯氨酸积累的峰值出现的时间比其它品种晚,说明普通品种对盐胁迫的反应速度慢。可见,抗盐品种积累了较多的脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖来抵抗渗透胁迫,保持小麦幼苗较高水分含量,维持细胞正常的生理代谢。3小麦幼苗离子的积累与分布随着盐浓度的增加,4个小麦品种苗和根中的Na~+、K~+、Cl~-含量增加,K~+/Na~+比值降低。随着盐胁迫时间的延长Na~+和Cl~-含量增加、K~+含量和K~+/Na~+比值降低。盐胁迫下,抗盐品种并没有表现出较高的K~+和较低Na~+、Cl~-含量,但其通过增加较少的Na~+、Cl~-含量和较多的K~+含量,即K~+/Na~+降低的幅度小于普通品种,来减少Na~+、Cl~-对小麦幼苗的离子胁迫效应。同一品种不同器官比较,根中具有较高的Na~+、Cl~-和较低的K~+含量及K~+/Na~+比值。4抗氧化酶系统盐胁迫下小麦幼苗中的MDA含量随着盐浓度的增加和胁迫时间的延长而增加。TS9818增加迅速,而且增加的幅度大于DK961,说明TS9818细胞膜受到的损伤程度较大。盐胁迫下,小麦幼苗不同抗氧化酶的反应存在差异。4个供试品种SOD活性随着盐浓度的增加而增加;抗盐品种的POD活性随着盐胁迫浓度的增加而升高,TS9818则表现为降低的趋势,JN17介于两者之间;DK961、SR3与JN17的APX活性随着盐胁迫浓度的升高而增加,TS9818则表现为在低盐胁迫下有增强的趋势,而高盐胁迫下酶活性降低;4个品种的CAT活性在胁迫前期迅速上升,在7～9d达到最大,此后4品种的CAT活性随着盐浓度的增加而升高。在3～13d的盐胁迫过程中,胁迫前期小麦幼苗产生的活性氧主要靠SOD和APX清除,而后期主要靠POD清除。在整个胁迫过程中,抗盐品种的POD和CAT活性一直高于普通品种,可见,POD和CAT与抗盐性关系密切。5激素盐胁迫下,小麦植株ABA和苗中的ZR含量增加,而IAA与GA3水平降低,4品种根中的ZR含量变化较复杂。品种间比较可见,抗盐品种的ABA水平低于普通品种,而IAA和ZR水平高于普通品种,4品种GA3表达量对盐胁迫反应存在差异。可见,抗盐性强的小麦品种IAA和ZR合成量高于抗盐性弱的品种。4品种IAA/ABA、GA3/ABA比值随盐胁迫浓度增加和时间延长而下降,并且抗盐品种的IAA/ABA比值大于普通品种。ZR/ABA比值变化与品种、器官和盐胁迫浓度有关。由此可见,在高盐胁迫下,尽管4品种IAA、GA3含量下降,但抗盐性强的品种协调自身激素平衡的能力较强,能积累较多的IAA和较少的ABA,保持较高的IAA/ABA、GA3/ABA比值,这可能是抗盐性强的品种在盐胁迫下生长受抑制较小的重要原因。6小麦植株离子的累积及分布随土壤盐浓度的升高,供试品种植株中K~+、Na~+和Cl~-含量均有所增加,但K~+增加的幅度小于Na~+的增加幅度,因而K~+/Na~+呈明显下降趋势。拔节期、开花期和灌浆期的Na~+含量都以根中含量最多,把钠区隔在根部以减少向地上部的运输,即减少对地上部植株生长的影响。在不同土壤盐分胁迫下,小麦品种K~+、Na~+和Cl~-随生育进程在各器官的分配发生动态变化,拔节期的K~+/Na~+的动态为地上部>根;开花期各器官K~+/Na~+依次为幼穗>旗叶>其它叶>茎>根;灌浆期K~+/Na~+依次籽粒>旗叶>其它叶>茎>根;说明生长旺盛的器官拒Na~+能力强于其它器官。不同品种的K~+、Na~+含量及K~+/Na~+不同,DK961每个时期的生长旺盛部位积累较少的Na~+、Cl?和较多的K~+,这可能就是抗盐品种耐盐的一个重要因素。7小麦植株的农艺性状及产量随着土壤盐浓度的升高,供试品种的株高、穗粒数等农艺性状均有所下降,但不同品种的下降程度不同。抗盐品种具有较高的单穗产量。盐胁迫下,不同品种的籽粒的淀粉和蛋白质含量对盐胁迫的反应存在差异。DK961在盐胁迫下直链淀粉和蛋白质含量增加,而支链淀粉降低,支/直降低,总淀粉含量降低;而JN17直链和支链淀粉都增加,但支/直和蛋白质含量降低。

全文目录

中文摘要  8-11
英文摘要  11-15
1 引言  15-26
  1.1 目的意义  15
  1.2 国内外研究现状  15-26
    1.2.1 盐胁迫对小麦萌发的影响  15-16
    1.2.2 盐胁迫对小麦渗透调节物质的影响及渗透调节机制  16-18
    1.2.3 盐胁迫对小麦离子分布的影响及离子调节机制  18-20
    1.2.4 盐胁迫对小麦抗氧化酶系统的影响  20-22
    1.2.5 盐胁迫下小麦体内激素含量的变化  22-24
    1.2.6 盐胁迫对小麦产量和离子分布的影响  24-26
2 材料与方法  26-30
  2.1 试验设计与方法  26-27
  2.2 测定项目与方法  27-30
3 结果与分析  30-65
  3.1 盐胁迫对小麦萌发的影响  30-34
    3.1.1 盐胁迫对小麦发芽势与发芽率的影响  30
    3.1.2 盐胁迫对小麦苗高和根长的影响  30-32
    3.1.3 盐胁迫对小麦苗和根鲜重的影响  32
    3.1.4 盐胁迫对小麦根条数的影响  32
    3.1.5 盐胁迫对小麦苗和根含水量的影响  32-34
  3.2 盐胁迫对小麦根系活力的影响  34
  3.3 盐胁迫对小麦幼苗渗透调节物质的影响  34-36
    3.3.1 盐胁迫对小麦幼苗脯氨酸含量的影响  34-35
    3.3.2 盐胁迫对小麦幼苗可溶性糖含量的影响  35-36
    3.3.3 盐胁迫对小麦幼苗可溶性蛋白质含量的影响  36
  3.4 盐胁迫对小麦离子含量与分布的影响  36-50
    3.4.1 盐胁迫对小麦幼苗离子含量与分布的影响  36-44
      3.4.1.1 盐胁迫对小麦幼苗 Na~+离子含量的影响  36-38
      3.4.1.2 盐胁迫对小麦幼苗K~+离子含量的影响  38-40
      3.4.1.3 盐胁迫对小麦幼苗 K~+/Na~+的影响  40-42
      3.4.1.4 盐胁迫对小麦幼苗 Cl~_含量的影响  42-43
      3.4.1.5 盐胁迫对小麦幼苗 S_(K、Na)的影响  43-44
    3.4.2 盐胁迫对小麦全生育期不同器官离子积累的影响  44-50
      3.4.2.1 盐胁迫对小麦拔节期各器官离子含量的影响  45
      3.4.2.2 盐胁迫对小麦开花期各器官离子含量的影响  45-47
      3.4.2.3 盐胁迫对小麦灌浆期各器官离子含量的影响  47-49
      3.4.2.4 盐胁迫对小麦成熟期各器官离子含量的影响  49-50
  3.5 盐胁迫对小麦抗氧化酶系统的影响  50-54
    3.5.1 盐胁迫对小麦 MDA 含量的影响  50-51
    3.5.2 盐胁迫对小麦抗氧化酶活性的影响  51-54
      3.5.2.1 盐胁迫对小麦SOD和POD活性的影响  51-52
      3.5.2.2 盐胁迫对小麦CAT和APX活性的影响  52-54
  3.6 盐胁迫对小麦激素含量与比值的影响  54-64
    3.6.1 脱落酸（ABA）  54
    3.6.2 生长素（IAA）  54-57
    3.6.3 赤霉素（GA_3）  57
    3.6.4 玉米素核苷（ZR）  57-60
    3.6.5 盐胁迫对小麦内源激素间比值的影响  60-64
      3.6.5.1 IAA/ABA 比值  60-61
      3.6.5.2 GA_3/ABA 比值  61-63
      3.6.5.3 ZR/ABA 比值  63-64
  3.7 盐胁迫对小麦主要农艺性状和籽粒淀粉、蛋白质含量的影响  64-65
4 讨论  65-72
  4.1 盐胁迫对小麦幼苗渗透调节物质的影响  65-67
  4.2 盐胁迫对小麦不同器官离子含量的影响  67-68
  4.3 盐胁迫对小麦幼苗抗氧化酶系统的影响  68-70
  4.4 盐胁迫对小麦幼苗内源激素的影响  70-72
    4.4.1 盐胁迫处理小麦 ABA 含量变化  70-71
    4.4.2 盐胁迫处理小麦根、苗细胞分裂素（ZR）含量变化  71-72
    4.4.3 盐胁迫下小麦 IAA/ABA、GA_3/ABA 和 ZR/ABA 的变化  72
5 结论  72-74
  5.1 抗盐品种的耐盐胁迫的能力显著高于普通品种  72-73
  5.2 与普通品种相比,抗盐品种幼苗积累了较多的渗透调节物质来维持的水分含量  73
  5.3 盐胁迫下抗盐品种保持较高的抗氧化酶活性和较低的MDA 含量盐胁迫下,抗盐品种的 SOD、POD、CAT 和 APX 四种酶的活性都  73
  5.4 抗盐品种在盐胁迫下具有较高的内源激素水平和激素平衡能力  73
  5.5 抗盐品种耐离子胁迫能力强于普通品种  73-74
  5.6 盐胁迫对小麦植株农艺性状及产量的影响  74
6 参考文献  74-83
7 致谢  83-84
8 攻读学位期间发表的学术论文  84

不同小麦品种耐盐差异的生理生化机制研究

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