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抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生态适应性及其机制的初步研究

作　者: 张彬
导　师: 董立尧
学　校: 南京农业大学
专　业: 农药学
关键词: 日本看麦娘生态学抗逆性适合度竞争性
分类号: S451.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

室内研究抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种群的生态适应性及其抗逆性初步机制,为预测抗性日本看麦娘种群的发生动态及种群结构的变化提供一定的理论依据。本文以抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘为研究对象,采用生物测定法,比较研究了低温(4℃)清水浸泡时间对抗性日本看麦娘种群种子休眠解除及抗性日本看麦娘种群幼苗期生长速率等生物学特性差异；重点研究了逆境条件下抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种群及敏感种群种子萌发及幼苗生长的差异；在此基础上初步研究了抗性种群在特定逆境条件下的抗逆性机制；初步研究了日本看麦娘根、茎水提取液对伴生作物小麦、油菜及同属杂草看麦娘、早熟禾萌发与幼苗生长的影响；比较了两个日本看麦娘种群分别对小麦、油菜幼苗株高的竞争影响。两个日本看麦娘种群幼苗期部分生物学特性的研究结果表明：低温(4℃)清水浸泡6天可有效解除两个日本看麦娘种群种子的休眠,但抗性种群种子需要更长的低温清水浸泡时间方可解除休眠；日本看麦娘幼苗生长早期,抗性种群生长迟于敏感种群,播种15天后,抗性种群生长逐渐加快并超过敏感种群;种植第20天时抗性种群幼苗开始伸出第2叶片,晚于敏感种群2天,第25天时,两个种群出现第2叶片的比率均超过95%；室内研究表明,相同种植密度下,抗性日本看麦娘种群幼苗长势优于敏感种群；两日本看麦娘种群在种群密度为150-200株/0.11 m2之间生长状况最好。本研究表明,抗性日本看麦娘种群在播种后至出苗后25天时生长速率低于敏感种群。逆境胁迫对两个日本看麦娘种群种子萌发与幼苗生长的影响比较研究结果表明：当NaCl盐溶液浓度小于80 mmol·L-1时,两个日本看麦娘种群萌发率均能达到90%；随着NaCl盐溶液浓度的增加,两个日本看麦娘种群萌发率逐渐降低,但抗性种群的萌发率均低于同等盐浓度下的敏感种群;当NaCl盐浓度80mmol·L-1浓度时抗性种群幼苗长势与敏感种群的差异极显著,且表现出的生长优势最明显。干旱胁迫对两个日本看麦娘种群萌发的影响与盐胁迫相似：当水势在0至-0.3 MPa之间,两个日本看麦娘种群萌发率均能达到80%,且在-0.4 MPa至-0.7 MPa之间抗性种群的萌发率均低于同等水势胁迫下的敏感种群；在-0.6 MPa浓度下,抗性种群与敏感种群差异极显著,且抗性种群长势优于敏感种群。pH值4.0-12.0酸碱范围内,两种日本看麦娘种群萌发率均能达到80%以上,尽管pH为2.5-3.0强酸性和pH 12.5强碱性抑制了两个日本看麦娘种群的生长,但在pH值2.5时,抗性种群在萌发率、幼苗长势上均优于敏感种群,且差异性极显著;5℃及30℃胁迫下两个日本看麦娘种群萌发率均很低,但抗性种群在5℃及30℃胁迫下表现出优于敏感种群的萌发状况,且30℃胁迫下抗性种群出现黄化苗的比率明显小于敏感种群。本研究表明,在低浓度NaCl盐胁迫及干旱胁迫下两个日本看麦娘种群的萌发特性及幼苗生长特性没有差异,但随着盐胁迫及干旱胁迫程度的增强,同等胁迫处理下抗性日本看麦娘种群的萌发特性均弱于敏感种群;抗性日本看麦娘在pH2.5胁迫及30℃胁迫下表现出明显优于敏感种群的萌发特性及幼苗生长特性。初步研究了4种逆境胁迫下两个日本看麦娘种群植株体内生理生化指标的差异：在80 mmol·L-1NaCl盐胁迫、-0.6 MPa水势胁迫、pH 2.5酸胁迫及30℃高温胁迫下,与常态对照相比,两个日本看麦娘种群超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性及过氧化物酶(POD)活性均迅速增加,但抗性种群酶活性的增加量小于敏感种群；丙二醛(MDA)含量随着胁迫处理时间的延长逐渐增加,说明两个种群脂质过氧化水平逐渐升高；脯氨酸(Pro)含量迅速增加,且抗性种群的增加量大于敏感种群；随着逆境胁迫处理时间的增加,两个种群植株叶绿素含量都逐渐下降,但总体上都是抗性种群叶绿素含量的降低量低于敏感种群,说明抗性种群在逆境胁迫下的光合作用略强于敏感种群；与对照相比,逆境胁迫处理初期两个日本看麦娘种群可溶性蛋白含量增加不明显,随着胁迫处理时间的延长,两个日本看麦娘的可溶性蛋白含量逐渐增加,但抗性种群与敏感种群之间差异不明显。两个日本看麦娘种群生理生化指标的差异表明,4种逆境胁迫下抗性种群受到的逆境伤害小于敏感种群,这与上述4种逆境胁迫下抗性种群幼苗长势优于敏感种群相吻合。日本看麦娘的竞争性研究表明：日本看麦娘根、茎水提取液对小麦、油菜种子萌发及幼苗生长有一定的抑制作用,说明日本看麦娘植株根、茎组织对伴生作物均有一定程度的化感抑制作用；茎水提取液对小麦、油菜的根长、鲜重、干重及对同属杂草早熟禾、看麦娘的根长均有抑制作用；根水提取液对早熟禾、看麦娘根长的抑制作用要大于茎水提取液；随着日本看麦娘种植密度的增高,对小麦、油菜株高的影响也越来越大,本试验初步建立了日本看麦娘与小麦、油菜株高之间的一次线性竞争模型：抗性日本看麦娘种群对小麦、油菜的线性方程分别为y=-0.1553x+98.332(R2=0.9793)、y=-0.7465x+97.042(R2=0.9631),敏感种群则分别为y=-0.1199x+99.981(R2=0.9351)、y=-0.8107x+92.175(R2=0.8964),表明抗性种群对小麦的竞争影响大于敏感种群,而对油菜的竞争影响小于敏感种群。

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摘要 8-10ABSTRACT 10-14前言 14-16第一章文献综述 16-30 第一节日本看麦娘及其抗药性的研究进展 16-19 1 日本看麦娘生物学生态学特性的研究 16-17 1.1 日本看麦娘生物学特性 16 1.2 日本看麦娘生态学特性 16-17 2 日本看麦娘的抗药性研究 17-19 2.1 日本看麦娘对常用除草剂的抗药性 17-18 2.2 日本看麦娘对高效氟吡甲禾灵抗药性 18-19 第二节植物生态适应性研究进展 19-25 1 植物生态适应性的概述 19 2 植物抗逆性的研究 19-25 2.1 逆境胁迫的定义 19-20 2.2 植物抗逆性的研究现状 20-24 2.2.1 植物抗逆性的研究内容 20-23 2.2.1.1 植物对逆境因子的生态适应 20-21 2.2.1.2 植物对逆境因子的形态适应 21-22 2.2.1.3 植物对逆境因子的生理适应 22-23 2.2.2 植物抗逆性的研究机制 23-24 2.3 抗逆植物适合度的相关研究 24-25 2.3.1 适合度的定义 24 2.3.2 国内外对于适合度的研究概况 24-25 第三节杂草竞争性的研究进展 25-28 1 植物竞争性的基本内容 25-26 2 植物竞争性的研究现状 26-27 3 植物化感作用在杂草控制中的应用研究进展 27-28 第四节本研究的目的与意义 28-30第二章抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗部分生物学特性的研究 30-36 1 试验材料与方法 31-32 1.1 供试材料 31 1.2 试验方法 31-32 1.2.1 低温清水浸泡时间对解除抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子休眠的研究方法 31 1.2.2 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长速率的研究方法 31 1.2.3 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种群幼苗生长的研究方法 31-32 1.3 统计分析 32 2 结果与分析 32-34 2.1 低温清水浸泡时间对解除抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子休眠的影响 32 2.2 抗高效氟毗甲禾灵日本看麦娘幼苗生长速率 32-34 2.2.1 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗株高的生长 33 2.2.2 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗第2片叶的出现时间 33-34 2.3 抗高效氟毗甲禾灵日本看麦娘种群幼苗生长 34 3 讨论 34-36第三章逆境胁迫下抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发与幼苗生长特性的研究 36-50 1 材料与方法 37-39 1.1 试验材料 37 1.1.1 日本看麦娘种子,同第二章 37 1.1.2 供试试剂及试验器材 37 1.2 试验方法 37-39 1.2.1 逆境胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 37-38 1.2.1.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 37 1.2.1.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘萌发的影响 37-38 1.2.1.3 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 38 1.2.1.4 温度胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 38 1.2.2 逆境胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 38-39 1.2.2.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 38 1.2.2.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 38 1.2.2.3 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 38-39 1.3 数据处理 39 2 结果与分析 39-48 2.1 逆境胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 39-44 2.1.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 39-40 2.1.1.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘萌发率的影响 39 2.1.1.2 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生根率的影响 39-40 2.1.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 40-41 2.1.2.1 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘萌发率的影响 40-41 2.1.2.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生根率的影响 41 2.1.3 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 41-43 2.1.3.1 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘萌发率的影响 41-42 2.1.3.2 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生根率的影响 42-43 2.1.4 温度胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘种子萌发的影响 43-44 2.2 逆境胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 44-48 2.2.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 44-45 2.2.1.1 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗株高的影响 44 2.2.1.2 盐胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗根长的影响 44-45 2.2.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 45-46 2.2.2.1 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗株高的影响 45-46 2.2.2.2 水势胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗根长的影响 46 2.2.3 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗生长的影响 46-48 2.2.3.1 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗株高的影响 46-47 2.2.3.2 酸碱胁迫对抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘幼苗根长的影响 47-48 3 讨论 48-50第四章抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘抗逆性机制的初步研究 50-74 1 材料与方法 51-54 1.1 试验材料与试剂 51-52 1.1.1 供试材料及培养 51 1.1.2 试验试剂 51-52 1.2 试验方法 52-54 1.2.1 抗高效氟毗甲禾灵日本看麦娘耐盐胁迫机制的初步研究 52-54 1.2.2 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐水势胁迫机制的初步研究 54 1.2.3 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐酸胁迫机制的初步研究 54 1.2.4 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐高温胁迫机制的初步研究 54 2 结果与分析 54-69 2.1 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐盐胁迫机制的结果分析 54-58 2.2 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐水势胁迫机制的结果分析 58-62 2.3 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐pH 2.5胁迫机制的结果分析 62-66 2.4 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘耐30℃胁迫机制的结果分析 66-69 3 讨论 69-74第五章抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘对伴生植物幼苗的竞争性研究 74-84 1 材料与方法 75-77 1.1 试验材料 75 1.2 试验方法 75-76 1.2.1 日本看麦娘水提取液对伴生植物种子萌发的影响研究 75-76 1.2.1.1 日本看麦娘根、茎水提取液对小麦、油菜种子萌发及幼苗的影响 75-76 1.2.1.2 日本看麦娘根、茎水提取液对看麦娘、早熟禾种子萌发的影响 76 1.2.2 抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘对小麦、油菜幼苗株高的影响 76 1.3 数据处理 76-77 2 结果与分析 77-83 3 讨论 83-84全文讨论 84-88 一、关于抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘对农田环境的适应性 84-85 二、关于抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘的竞争性 85-86 三、关于抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘抗逆性 86-88全文结论 88-90参考文献 90-100致谢 100-102攻读硕士学位期间发表的论文 102

抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生态适应性及其机制的初步研究

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