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苗期紫花苜蓿（Medicago sativa）对干旱胁迫的适应机制研究

作　者: 韩瑞宏
导　师: 卢欣石
学　校: 北京林业大学
专　业: 森林培育
关键词: 苗期 紫花苜蓿 干旱胁迫 适应机制 活性氧产生与清除 水分代谢 渗透调节 内源激素 光合生理 叶绿素荧光
分类号: S541.9
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本试验选择具有代表性并能真实反映植物抗旱性的17项形态指标及生长指标对国内外10个紫花苜蓿种质资源的抗旱性进行综合评价，根据评价结果挑选出强抗旱性、中抗旱性及弱抗旱性三个紫花苜蓿材料进行紫花苜蓿抗旱机制的研究，为探讨苜蓿抗旱机理积累资料，主要研究结果如下： 1．通过主成分分析及隶属函数分析，将17个差异显著的抗旱形态与生长指标综合为4个主成分即生物量因子、株型因子、根系因子和胁迫指数因子，10个紫花苜蓿种质资源的抗旱性由强到弱依次为：陇东、BL-02-388、敖汉、BL-02-312、BL-02-344、公农1号、中苜1号、BL-02-353、新疆大叶、BL-02-329。其中，选取抗旱性强(陇东)、中(公农1号)、弱(BL-02-329)的三个材料，进行下一步抗旱机理研究。 2．对干旱胁迫下陇东、公农1号、BL-02-329三种紫花苜蓿叶片活性氧清除机制的研究结果表明，干旱胁迫会造成紫花苜蓿叶片活性氧产生速率增大、丙二醛含量增多、细胞膜透性增大。与抗旱性弱的苜蓿相比，抗旱性强的苜蓿其叶片活性氧产生速率低，丙二醛含量积累少，细胞膜受到的破坏较轻，且复水后恢复程度好。干旱胁迫下，三种紫花苜蓿叶片SOD、POD两种保护酶活性增高、非酶抗氧化物质含量增多。抗旱性强的苜蓿酶系统与非酶系统内部协调性强。 3．对干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片水分代谢及部分渗透调节物质的研究表明，干旱胁迫使苜蓿叶片水势和叶片组织相对含水量降低，水分饱和亏缺及束缚水含量增加。抗旱性强的苜蓿叶水势降低幅度大，叶片组织含水量下降幅度及叶片水分饱和亏缺增加的幅度小，束缚水与自由水的比值增加幅度大，维持正常水分状况的能力强。同时叶片脯氨酸及可溶性糖两种主要渗透调节物质的含量增加，其中脯氨酸增加明显，在抗旱品种中成百倍的增加，可作为苜蓿抗旱鉴定的指标。陇东苜蓿在控水的第12天可溶性糖含量降低时，脯氨酸含量达到最大，脯氨酸在干旱后期的大量积累可能是可溶性糖下降的补偿策略。 4．在国内首次对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究，结果表明，干旱胁迫下三种紫花苜蓿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度都有较大幅度的下降，气孔导度和蒸腾速率间呈极显著正相关。相对于抗旱性差的苜蓿，抗旱性强的苜蓿随着干旱胁迫程度的加深，净光合速率下降较慢。复水后三种紫花苜蓿净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均有所上升，其中陇东苜蓿恢复的程度最大。研究表明，轻度水分

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
1 引言  13-26
  1.1 研究目的和意义  13-14
  1.2 研究综述  14-24
    1.2.1 干旱胁迫下植物的适应机制研究  14-21
      1.2.1.1 植物的形态结构与抗旱性  14-16
      1.2.1.2 干旱胁迫下植物叶片的渗透调节作用  16-17
      1.2.1.3 干旱胁迫下植物体活性氧清除机制  17-18
      1.2.1.4 干旱胁迫对植物光合作用的影响  18-19
      1.2.1.5 干旱胁迫下植物内源激素的变化  19-21
    1.2.2 干旱胁迫下苜蓿适应性研究进展  21-24
      1.2.2.1 苜蓿组织结构和植株形态对干旱胁迫的适应  21-22
      1.2.2.2 干旱胁迫下苜蓿的渗透调节作用  22
      1.2.2.3 干旱胁迫下苜蓿植株活性氧清除机制  22-23
      1.2.2.4 干旱胁迫对苜蓿光合作用的影响  23
      1.2.2.5 干旱胁迫下苜蓿内源激素的变化  23
      1.2.2.6 苜蓿抗旱性研究展望  23-24
  1.3 研究的主要内容和技术路线  24-26
    1.3.1 研究的主要内容  24-25
    1.3.2 技术路线  25-26
2 三种抗旱性不同的紫花苜蓿的筛选  26-34
  2.1 材料与方法  26-29
    2.1.1 供试材料  26
    2.1.2 试验方法  26-27
    2.1.3 测定内容  27
    2.1.4 数据计算和统计处理  27-29
      2.1.4.1 数据标准化  27
      2.1.4.2 隶属函数的计算方法  27-29
  2.2 结果与分析  29-32
    2.2.1 方差分析  29
    2.2.2 主成分分析  29-31
    2.2.3 隶属函数分析  31-32
  2.3 小结与讨论  32-34
    2.3.1 小结  32
    2.3.2 讨论  32-34
3 紫花苜蓿活性氧清除系统对水分胁迫的响应  34-50
  3.1 材料与方法  34-36
    3.1.1 材料  34
    3.1.2 试验方法  34
    3.1.3 测定内容  34-36
      3.1.3.1 超氧阴离子(O_2~(·-))产生速率的测定  34-35
      3.1.3.2 叶片质膜透性的测定  35
      3.1.3.3 丙二醛的测定  35
      3.1.3.4 抗氧化酶的提出和活性测定  35
      3.1.3.5 类胡萝卜素的测定  35
      3.1.3.6 抗坏血酸(AsA)的测定  35
      3.1.3.7 土壤含水量测定  35-36
  3.2 结果与分析  36-47
    3.2.1 试验期间土壤绝对含水量的变化  36
    3.2.2 超氧阴离子(O_2~(·-))产生速率的变化  36-37
    3.2.3 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片丙二醛(MDA)含量的变化  37-39
    3.2.4 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片质膜透性的变化  39-40
    3.2.5 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片SOD活性的变化  40-42
    3.2.6 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片POD活性的变化  42-43
    3.2.7 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片类胡萝卜素(Car)含量的变化  43-44
    3.2.8 干旱胁迫下三种紫花苜蓿叶片抗坏血酸含量的变化  44-45
    3.2.9 活性氧释放速率、丙二醛、相对电导率间相关分析  45-46
    3.2.10 抗旱生理指标的主成分分析  46-47
  3.3 小结与讨论  47-50
    3.3.1 小结  47-48
    3.3.2 讨论  48-50
4 干旱胁迫下紫花苜蓿叶片的水分代谢与部分渗透调节物质的变化  50-62
  4.1 材料与方法  50-51
    4.1.1 材料  50
    4.1.2 试验方法  50
    4.1.3 测定内容  50-51
      4.1.3.1 土壤含水量的测定  50-51
      4.1.3.2 水势的测定  51
      4.1.3.3 叶片相对含水量(RWC)和水分饱和亏缺(WSD)的测定  51
      4.1.3.4 束缚水与自由水含量的测定  51
      4.1.3.5 可溶性糖的测定  51
      4.1.3.6 脯氨酸的测定  51
  4.2 结果与分析  51-60
    4.2.1 试验期间土壤绝对含水量的变化  51-52
    4.2.2 叶水势、叶片相对含水量(RWC)与水分饱和亏缺(WSD)的变化  52-54
    4.2.3 束缚水与自由水的变化  54-56
    4.2.4 两种主要有机渗透调节物质的变化  56-58
      4.2.4.1 水分胁迫下可溶性糖含量的变化  56-57
      4.2.4.2 水分胁迫下脯氨酸(Pro)含量的变化  57-58
    4.2.5 指标间相关性分析  58-59
    4.2.6 抗旱生理指标的主成分分析  59-60
      4.2.6.1 控水4d后各项指标的主成分分析  59
      4.2.6.2 控水8d后各项指标的主成分分析  59
      4.2.6.3 控水12d后各项指标的主成分分析  59-60
      4.2.6.4 苜蓿抗旱鉴定指标筛选  60
  4.3 小结与讨论  60-62
    4.3.1 小结  60
    4.3.2 讨论  60-62
5 紫花苜蓿光合作用对干旱胁迫的生理响应  62-83
  5.1 材料与方法  62-63
    5.1.1 试验材料  62
    5.1.2 试验处理  62
    5.1.3 试验方法  62-63
  5.2 结果与分析  63-80
    5.2.1 生态因子的日变化规律  63
    5.2.2 光合作用各项指标的变化  63-71
      5.2.2.1 控水条件下各项指标的变化  63-68
      5.2.2.2 复水后各项指标的变化  68-71
    5.2.3 控水及复水过程中叶绿素荧光参数的变化  71-77
      5.2.3.1 Fv/Fm和 Fv/Fo的变化  71-72
      5.2.3.2 水分胁迫对紫花苜蓿叶片qP、qN的影响  72-74
      5.2.3.3 水分胁迫下小麦叶片光合量子产额的变化  74-75
      5.2.3.4 复水后紫花苜蓿 Fv/Fm的变化  75
      5.2.3.5 复水后紫花苜蓿 Fv/Fo的变化  75-76
      5.2.3.6 复水后紫花苜蓿qP的变化  76
      5.2.3.7 复水后紫花苜蓿qN的变化  76-77
      5.2.3.8 复水后紫花苜蓿光合量子产额的变化  77
    5.2.4 光合指标间的相关分析  77-78
    5.2.5 光合生理指标的主成分分析  78-80
      5.2.5.1 轻度水分胁迫下各项指标的主成分分析  79
      5.2.5.2 中度水分胁迫下各项指标的主成分分析  79-80
      5.2.5.3 重度水分胁迫下各项指标的主成分分析  80
      5.2.5.4 苜蓿抗旱鉴定指标筛选  80
  5.3 小结与讨论  80-83
    5.3.1 小结  80-81
    5.3.2 讨论  81-83
6 紫花苜蓿干旱胁迫下内源激素的调节机制  83-94
  6.1 材料与方法  83-84
    6.1.1 试验处理  83-84
    6.1.2 激素的分析测定  84
      6.1.2.1 样品中激素的提取  84
      6.1.2.2 激素的测定  84
  6.2 结果与分析  84-91
    6.2.1 干旱胁迫对叶片内源 ABA、IAA、ZR及 GA_3含量变化的影响  84-91
      6.2.1.1 ABA含量变化  84-86
      6.2.1.2 IAA含量的变化  86-87
      6.2.1.3 GA_3含量的变化  87-88
      6.2.1.4 ZR含量的变化  88-89
      6.2.1.5 ZR/ABA、ZR/IAA与 ABA/IAA+GA_3+ZR含量的变化  89-91
    6.2.2 激素指标的主成分分析  91
  6.3 小结与讨论  91-94
    6.3.1 小结  91-92
    6.3.2 讨论  92-94
7 综合结论  94-95
参考文献  95-106
个人简介  106-107
导师简介  107-108
致谢  108-109
英文缩写符号及中文对照表  109

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 饲料作物、牧草 > 多年生豆科牧草 > 其他
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