植物抗旱生理机制及快繁生物技术研究

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选用重庆市甘薯研究中心提供的15个甘薯品种(系):农大红、漳薯1号、8908-383、宿芋1号、9318-58、渝苏303、89-1、95-411-153、西蒙1号、92-111-107、渝薯34、南薯88、Y3、92-103-30及潮薯1号。采用土壤干旱(室外)和聚乙二醇(PEG)高渗溶液处理(室内)相结合的方法,系统研究了水分胁迫下植株形态、生长势、生理生化及产量等指标的变化与品种抗旱性的关系,以及品种抗旱性的快速鉴定与综合评价方法。 在土壤干旱(水分胁迫)条件下,不同甘薯品种叶片厚度、藤叶和块根烘干率比对照均有所增加,叶片大小、叶面积指数、比叶面积、主蔓长、主蔓粗、节间长、藤叶和块根重量(鲜、干重)均不同程度减小。栅栏组织厚度、经济系数、叶面积指数、分枝数、块根干重及块根烘干率的相对值(占对照%)与品种抗旱性呈显著或极显著正相关(r=0.5566~0.9352;P<0.05,0.01),主蔓长、节间长及比叶面积的相对值与品种抗旱性呈显著或极显著负相关(r=-0.5289~-0.7337;P<0.05,0.01),带有直立或缠绕性株型的比纯粹匍匐型品种抗旱性强。 水分胁迫下不同甘薯品种离体叶片失水速率比对照均明显减慢;叶片中可溶性糖含量和游离氨基酸总量比对照均明显增加,K+含量明显下降,游离脯氨酸含量有不同程度的增加。叶片中可溶性糖、总游离氨基酸和K+的相对值与品种抗旱性均呈极显著正相关(r分别为0.9374、0.9229和0.8359,P<0.01);离体叶片失水速率的相对值与品种抗旱性呈显著负相关(R=-0.5450,P<0.05);而游离脯氨酸的相对值与品种抗旱性间的相关性不显著(r=0.2583,P=0.3.526)。 水分胁迫下不同甘薯品种叶片的质膜相对透性和水分饱和亏均明显增大,叶片相对含水量、自由水与束缚水含量比值及藤叶与块根含水量比对照均不同程度下降。叶片相对含水量与品种抗旱性呈极显著正相关(r=0.9080;P<0.01),质膜相对透性、水分饱和亏、自由水与束缚水比值及块根含水量的相对值与品种抗旱性均呈极显著负相关(r=—0.6797~—0.8937:P<0.01),藤叶含水量的相对值与品种抗旱性间的相关性不显著(r=—0.3675;P=0.1778)。 水分胁迫下叶片中可溶性蛋白含量明显增加,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量及叶绿素a/b比值比对照均有所下降;ATP含量有增有减,但品种抗旱性愈强,ATP含量愈高。叶片中可溶性蛋白含量、叶绿素a/b比值、ATP含量的相对值与品种抗旱性间的相关系数,.分别为0.8968、—0.8509和0.8200,P<0.01.水分胁迫下不同甘薯品种叶片中O2·—生速率、MDA含量、SOD和POD活性、Vc含量比对照均有明显增加;除少数抗旱性较强的品种外,其余品种CAT活性比对照均有不同程度下降,但品种抗旱性愈强,其CAT活性下降幅度愈小。O2·—和MDA的相对值与品种抗旱性均呈极显著负相关(r分别为—0.7728和—0.8362,P<0.01),而SOD、POD、CAT及Vc的相对值与品种抗旱性均呈极显著正相关(r分别为0.9519、0.8226、0.9613和0.9230,P<0.01.)。 水分胁迫下甘薯各品种中IAA、GA3、iPA及ZR含量均有所下降,ABA含量却显著增加,且品种抗旱性愈强,IAA、GA3、iPA和ZR下降幅度愈大,ABA增加幅度愈小。它们的相对含量与品种抗旱性均呈极显著负相关(r分别为—0.9070、—0.9493、—0.9509、—0.8674和—0.9117)。 用不同浓度PEG对甘薯幼苗进行根际水分胁迫处理,由于25%PEG浓度下叶片RWC、MDA和SOD与品种抗旱系数均有极显著的相关性(r分别为0.783、—0.848和0.777,P<0.01),因此,通过测定25%PEG溶液处理下甘薯幼苗叶片的这些生理指标可实现品种抗旱性的室内快速鉴定。 对水分胁迫下植株形态、生长势、生理生化和产量性状等与品种抗旱性关系密切的指标进行综合评价的结果表明,甘薯品种抗旱适应性的形成,一是通过体内各生理生化指标(包括内源激素、渗透调节物质、水分状况、质膜相对透性、膜脂过氧化、膜保护系统、同化力等)间的协调作用,使各项代谢活动得以顺利进行;二是借助于植株形态、生长势和抗脱水能力等的变化,实现其同化产物的正常积累。15个供试品种抗旱能力由弱到强依次为:不抗(农大红、漳薯1号、8908-383)、低抗(宿芋1号、9318-58、渝苏303、89-1、95—411-153、西蒙1号)、中抗(92-111-107、渝薯34、南薯88、92-103-30)和高抗(Y3、潮薯1号)
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