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小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及其生理机制

作　者: 马富举
导　师: 戴廷波
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 小麦苗期水分胁迫生长生理耐旱性
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

小麦是我国主要粮食作物之一,我国大部分小麦种植区降水量偏少,时空分布极为不均,造成小麦不同生育期的水分亏缺,小麦苗期正处于秋冬季,干旱现象尤为严重,苗期干旱显著影响了小麦器官建成,进而影响产量。明确小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及其生理机制,不仅可以为深入研究小麦的耐旱性提供一定的理论依据,对小麦旱地栽培也有重要指导意义。本研究采用水培试验,以两个耐旱性差异的小麦品种(敏感型望水白和耐旱型洛旱7号)为材料,用PEG进行水分胁迫处理,研究了不同叶龄期小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及生理差异,水分胁迫对小麦幼苗碳氮代谢、光合特性及其生长的影响,以期进一步明确小麦苗期耐旱性的生理机制。主要研究结果如下：1.不同叶龄期小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及其生理差异。对于不同耐旱性的小麦品种,三叶期幼苗对水分胁迫都最为敏感,而四叶期幼苗对水分胁迫的响应的品种间差异较为显著。2.短期水分胁迫对小麦幼苗碳氮代谢的影响。水分胁迫降低了小麦幼苗叶片的光合速率,使其产生的还原力减少,降低了小麦叶片的氮同化作用,继而进一步抑制了光合作用,减少了干物质积累。但耐旱型品种的光合速率能够在水分胁迫下稳定在较高的水平,缓解了对叶片氮同化的抑制；同时水分胁迫持续提高了耐旱型品种的根系氮代谢水平,进而促进了根系对硝态氮的吸收和营养物质的积累,保证了根系在水分胁迫下的生长。3.小麦幼苗光合特性对水分胁迫的响应。水分胁迫下,敏感型小麦品种幼苗的根系产生大量活性氧促使根系老化,而耐旱型品种可以维持活性氧代谢的平衡,缓解根系的衰老,使根系保持较高的吸水能力,进而维持较高的叶片含水量与叶面积,而叶片稳定的水分代谢使其保持较低的活性氧代谢水平,从而维持较高的光合速率,保证小麦的正常生长。4.小麦幼苗生长对水分胁迫的响应。水分胁迫降低了了小麦幼苗叶面积、株高与茎蘖数,同时也降低了两个品种的根数、根系总长、根表面积、根系体积和根系比表面积,对敏感品种望水白的抑制作用更加明显；水分胁迫降低了两个品种的地上部和根系干重,增高了耐旱品种洛旱7号的根冠比。水分胁迫对耐旱型品种洛旱7号根系和叶片的含氮化合物的含量均无显著影响,说明其对水分胁迫有着较强的适应能力,而根系可以通过积累较高的可溶性糖与稳定的含氮化合物来增加植株的根冠比,从而增加对水分胁迫的适应性。综上所述,不同叶龄期小麦幼苗对干旱的敏感性不同,为小麦苗期耐旱性的研究提供了理论依据。水分胁迫促进了耐旱型品种洛旱7号根系氮代谢,保证了根系在水分胁迫下的生长,同时洛旱7号还可以保持活性氧代谢的平衡,缓解水分胁迫下根系的衰老,使根系保持较高的吸水能力,进而维持较高的叶片含水量与叶面积,从而维持较高的光合速率,保证小麦的正常生长；耐旱性品种的根系还可以通过积累较高的可溶性糖与稳定含氮化合物来增加植株的根冠比,从而增加对水分胁迫的适应性。

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摘要 7-9ABSTRACT 9-11第一章文献综述 11-27 引言 11-12 1 水分胁迫对小麦植株生长影响 12-13 2 水分胁迫对小麦植株生理特性的影响 13-19 2.1 水分胁迫对小麦植株含水量的影响 13 2.2 水分胁迫对小麦叶片光合特性的影响 13-15 2.2.1 水分胁迫对小麦叶片光合速率的影响 14 2.2.2 水分胁迫对小麦叶片蒸腾速率的影响 14 2.2.3 水分胁迫对小麦叶片气孔导度及胞间CO_2浓度的影响 14-15 2.2.4 水分胁迫对小麦叶片光合色素含量的影响 15 2.3 水分胁迫对小麦植株渗透性调节的影响 15-16 2.4 水分胁迫对小麦植株活性氧代谢及抗氧化系统的影响 16-17 2.4.1 水分胁迫对小麦植株活性氧产生的影响 16-17 2.4.2 水分胁迫对小麦植株抗氧化系统的影响 17 2.5 水分胁迫对小麦植株碳氮代谢的影响 17-19 2.5.1 水分胁迫下小麦植株氮代谢的研究进展 17-18 2.5.2 水分胁迫下小麦植株糖代谢的研究进展 18-19 2.6 小麦苗期耐旱性的研究进展 19 3 本研究的目的和意义 19-21 参考文献 21-27第二章不同叶龄期小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及其生理差异 27-41 引言 27-28 1 材料与方法 28-29 1.1 试验设计 28 1.2 测定项目与方法 28-29 1.3 数据处理 29 2 结果与分析 29-36 2.1 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗生长的影响 29-32 2.1.1 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗植株形态的影响 29-31 2.1.2 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗干物质积累量的影响 31-32 2.2 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗叶片水分生理的影响 32-33 2.3 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗叶片光合特性的影响 33-35 2.4 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗叶片膜质过氧化的影响 35 2.5 水分胁迫对不同叶龄小麦幼苗叶片脯氨酸含量的影响 35-36 3 讨论与小结 36-38 参考文献 38-41第三章短期水分胁迫对小麦幼苗碳氮代谢的影响 41-55 引言 41-42 1 材料与方法 42-43 1.1 试验设计 42 1.2 测定项目与方法 42-43 1.3 数据处理 43 2 结果与分析 43-49 2.1 水分胁迫对小麦幼苗生长的影响 43-44 2.2 水分胁迫对小麦叶片相对含水量及光合特性的影响 44-45 2.3 水分胁迫对小麦幼苗叶片糖代谢的影响 45-47 2.4 水分胁迫对小麦幼苗氮代谢的影响 47-49 2.4.1 水分胁迫对小麦幼苗根叶中硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性的影响 47-48 2.4.2 水分胁迫对小麦幼苗根叶硝态氮含量及叶片游离氨基酸含量的影响 48-49 3 讨论与小结 49-52 参考文献 52-55第四章小麦幼苗叶片光合特性对水分胁迫的响应 55-67 引言 55-56 1 材料与方法 56-57 1.1 试验设计 56 1.2 测定项目与方法 56-57 1.3 数据处理 57 2 结果与分析 57-63 2.1 水分胁迫对小麦水分生理的影响 57-58 2.2 水分胁迫对小麦幼苗叶片色素含量及光合特性的影响 58-60 2.3 水分胁迫对小麦幼苗活性氧代谢及抗氧化系统的影响 60-63 2.3.1 水分胁迫对小麦幼苗根叶O_2~-的产生速率的影响 60-61 2.3.2 水分胁迫对小麦幼苗根叶抗氧化系统的影响 61-63 3 讨论与结论 63-64 参考文献 64-67第五章小麦幼苗生长对水分胁迫的响应 67-81 引言 67-68 1 材料与方法 68 1.1 试验设计 68 1.2 测定项目与方法 68 1.3 数据分析 68 2 结果与分析 68-76 2.1 水分胁迫对小麦幼苗植株形态的影响 68-71 2.1.1 水分胁迫对小麦幼苗地上部形态的影响 69 2.1.2 水分胁迫对小麦幼苗根系形态的影响 69-71 2.2 水分胁迫对小麦幼苗植株干物质积累的影响 71-73 2.3 水分胁迫对小麦幼苗可溶性糖含量的影响 73 2.4 水分胁迫对小麦幼苗含氮化合物含量的影响 73-76 2.5 水分胁迫对小麦幼苗糖氮比的影响 76 3 讨论与结论 76-78 参考文献 78-81第六章讨论与结论 81-89 1 讨论 81-85 1.1 不同叶龄期小麦幼苗生长对水分胁迫的响应及生理差异 81-82 1.2 水分胁迫对小麦幼苗叶片水分含量的影响 82 1.3 水分胁迫对小麦植株活性氧产生及抗氧化保护酶活性的影响 82-83 1.4 水分胁迫对小麦幼苗叶片光合作用的影响 83 1.5 水分胁迫对小麦苗期氮代谢的影响 83-84 1.6 水分胁迫对小麦幼苗生长的影响 84-85 1.7 本研究的创新之处 85 1.8 需进一步研究的问题 85 2 结论 85-86 参考文献 86-89致谢 89-91攻读硕士期间发表与撰写的学术论文 91

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