不同品种春小麦在非水力根源信号和水力根源信号区间的生理生化响应

摘要

本文以5个春小麦品种为实验材料，采用盆栽方法，初步探讨了逐渐干旱胁迫下不同品种春小麦在非水力根源信号区间和水力根源信号区间，抗氧化酶活性、丙二醛(Malonaldehyde，MDA)、可溶性糖(Water solutble sugar，WSS)、脱落酸(Absisic acid，ABA)的含量变化及与其根源信号特征的关系。非水力根源信号(non-hydraulic root-sourced signal，nHRS)是指在植物遇到水分胁迫时，叶片气孔导度显著下降而叶片水分状况却没有发生显著变化的现象，这是作物对土壤出现初期干旱胁迫所做出的早期预警反应。随着土壤含水量的进一步下降，植物地上部分水分状况显著下降，进一步降低气孔导度，这就是传统意义上的水力根信号(hydraulic root signal,HRS)。 2005年盆栽实验材料包括MO1(二倍体)、DM22(四倍体)和3个六倍体品种和尚头(HST)、高原602(GY602)和陇春8275(LC8275)。在测定小麦非水力根源信号区间和水力根源信号区间的基础上，分别在每个区间采样，并与非水力根源信号阈值范围相结合分析小麦叶片在两个区间内的抗氧化酶活性、MDA(丙二醛)和WSS(可溶性糖)含量的变化。 2006年盆栽实验以3个六倍体小麦品种：陇春8275(LC8275)，高原602(GY602)以及和尚头(HST)为材料，在土壤逐渐干旱的处理下，分别测定了三种小麦的气孔导度，叶片水势并由此得出了3个小麦品种的非水力根源信号区间和水力根源信号区间，在此基础上测定3个小麦品种根和叶的内源．ABA的变化，根中丙二醛含量和叶中可溶性糖含量的变化以及产量和水分利用效率。 2005年主要实验结果如下: 1．非水力根源信号阈值范围是：拔节期，LC8275(0.49Mpa)>GY602(0.47Mpa)>HST(0.41Mpa)>DM22(0.28Mpa)>MO1(0.16Mpa)：抽穗期，LC8275(0.47Mpa)>GY602(0.43Mpa)>HST(0.37Mpa)>DM22(0.23Mpa)>MO1(0.12Mpa)。所有品种的非水力根源信号阈值范围在抽穗期小于拔节期。 2．除MO1在抽穗期nHRS出现时MDA含量显著高于对照(CK)外，其余品种在两个时期的nHRS出现时MDA含量与对照相比均没有显著变化，而在HRS出现时与对照相比均显著升高。说明作物在非水力根源信号时期有一个相对伤害较小的缓冲区，而当水力根信号的到来时植物受到更大的胁迫伤害，所以表现为膜脂过氧化水平(MDA含量)显著增高。 3．二倍体MO1和四倍体DM22与其他3个六倍体品种相比，非水力根源信号出现晚结束早，体内的节水保水系统启动晚，降低气孔导度从而降低蒸腾的过程滞后，作物受到干旱胁迫的伤害加快加深，导致MO1的MDA(丙二醛)含量在两个时期nHRS和HRS出现时以及DM22的MDA含量在抽穗期的HRS出现时显著高于其他3个品种。 4．充分供水和干旱胁迫下籽粒产量的大小始终是：LC8275>GY602>HST>DM22>M01；在干旱胁迫下各品种产量均显著下降，产量下降的百分数分别是：DM22(54﹪)>M01(50﹪)>HST(45﹪)>GY602(35﹪)>LC8275(27﹪)。5个春小麦品种干旱胁迫下(土壤相对含水量55﹪)产量减少幅度与非水力根源信号阈值范围呈显著负相关R=-0.859<'*>。 5．在HRS出现时MO1和DM22 WSS(可溶性糖)含量增幅较大，HST、GY602和LC8275的WSS含量在nHRS和HRS出现时均低于前两个品种。 6．在nHRS和HRS出现时，MO1和DM22的SOD活性相对较高，LC8275的SOD活性变化不显著。3个六倍体品种HST、GY602和LC8275在nHRS和HRS出现时CAT平均活性较高，HST比其他品种有更高的POD活性，在HRS出现时MO1和DM22的POD活性增幅较大。由此看出，在研究作物抗旱性时，很难用一种酶或者一些酶的活性的变化来准确的作出判断，把小麦干旱胁迫响应的生理生化反应同其根源信号过程结合起来将为小麦抗旱机理的研究提供新思路。 2006年实验结果表明： 1．三个品种春小麦在非水力根信号出现时，根和叶中ABA含量均显著增加，叶中ABA含量与气孔导度存在显著负相关R=-0.85，根中ABA含量与土壤水势存在显著负相关R=-0.86。根中ABA含量与叶中ABA含量程显著正相关，其中，LC8275： R=0,965<'**>，GY602： R=0.907<'**>，HST：R=0.978<'**>。根中ABA含量与叶片气孔导度也呈显著负相关，其中，LC8275：R=-0.816<'*>，GY602： R=-0.711，HST：R=-0.828<'*>。这说明作为主要根信号物质-ABA在快速响应土壤水分亏缺并引起叶片气孔导度下降，减少蒸腾，启动了干旱的早期预警系统使植物进入根源信号区间。 2．在非水力根源信号(nHRS)出现时HST叶中ABA含量显著高于LC8275和GY602。LC8275叶中较低的ABA水平，说明在轻度水分亏缺时，LC8275对水分胁迫的反应较HST更敏感，对ABA积累也更敏感，较低浓度的ABA积累就能使其及时启动体内的节水保水系统及时产生相应的生理反应(降低气孔导度)使之快速进入非水力根信号区间。HST非水力根信号出现晚，在干旱胁迫初期对土壤干旱胁迫做出的反映更迟钝，叶中ABA积累到更高浓度时作物才降低气孔导度，导致降低蒸腾的过程滞后，作物受到干旱胁迫的伤害加快加深，因此过早的脱水导致其水力根信号的出现较其他两个品种早。而在水力根信号(HRS)出现时HST叶片中ABA含量又显著高于GY602和LC8275，说明此时较高的ABA含量可能作为一种衰老信号。 3．在nHRS出现时陇春8275和高原602的MDA含量与对照相比没有发生显著变化，而和尚头的MDA含量显著增加，并且相对于其他两个品种始终具有较高的MDA水平。 4．在nHRS出现时3个品种叶中可溶性糖(WSS)没有显著变化，HRS出现时3个品种的可溶性糖含量均显著增高，其中和尚头的含量最高，而陇春的含量最低。 5．三个六倍体品种在干旱处理下产量均显著下降，充分供水条件下，高原602的产量显著最高，在中度胁迫下(MS)产量是：陇春8275>高原602>和尚头；在重度干旱(SS)胁迫下，陇春产量也是显著高的，在三种处理下，和尚头产量始终是显著低的；而3个品种在中度水分胁迫时(MS)均具有比充分供水(CK)和重度胁迫(SS)时更高的水分利用效率，陇春8275在MS下显著高于和尚头，和尚头的水分利用效率最低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.干旱胁迫对植物造成的伤害

2植物对干旱的适应及其抗旱机制

3.本论文实验设计思路及其想解决的问题

第二章根源信号和水力信号下小麦的生理生化反应

1材料和方法

2实验结果

3.结论与讨论

第三章三个春小麦品种对土壤逐渐干旱胁迫的生理生化响应

1材料及方法

2实验结果

3.讨论

结论

缩写词表

参考文献

致谢