高羊茅不同基因型抗旱性評價及其生理調(diào)節(jié)機理研究.pdf

1、干旱脅迫是一種限制植物生長的環(huán)境因素。研究植物抗旱機理與植物適應(yīng)干旱脅迫的調(diào)節(jié)機制，對選育抗旱新品種和緩解水資源短缺具有重大意義。本文以44份來自非洲、歐洲、美洲和澳洲的不同基因型高羊茅(Festuca arundinacea)為材料，首先測定干旱脅迫下的生理差異，結(jié)合分子標記結(jié)果研究高羊茅抗旱性聚類;其次，以抗旱差異較大的兩個高羊茅基因型，分析高羊茅抗旱性能與整株生理、生化、形態(tài)特征之間的關(guān)系。論文還以美國7個田間抗旱差異較大的高羊茅

2、基因型為材料，研究不同基因型地上部水分利用、根系生長、根系活力的差異，以及干旱響應(yīng)蛋白質(zhì)表達的差異。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.不同高羊茅基因型抗旱性聚類分析
　　 44份高羊茅基因型在溫室干旱處理了13 d。根據(jù)兩次草坪質(zhì)量(Tuff quality，TQ)、葉片相對含水量(Relative water content, RWC)、電解液滲透率(Electric leakage)、葉綠素含量(chlorophy

3、ll content，Chl)、以及蒸散率(Evapotranspiration rate，ET)的試驗結(jié)果，確定44份材料的抗旱性差異。聚類結(jié)果發(fā)現(xiàn)12份材料抗旱能力強，15份基因型對干旱敏感。在44份材料中，來自美洲的‘SH-3-AM-US’和歐洲的‘PI598949-EU-IT’抗旱能力均較強，但兩者間的遺傳差異較大。選擇抗旱且有較大遺傳差異的基因資源作為育種計劃的候選親本材料，將有助于培育抗旱性能強的品種。
　　 2.根

4、系抗氧化酶活性與高羊茅抗旱性關(guān)系的研究
　　 抗旱基因型‘Focus’和旱敏感基因型‘PI150156’在溫室干旱處理50 d。測定TQ、RWC、EL、根系活力(Root Viability，RV)和根系抗氧化酶活性，判斷根系抗氧化酶活性與高羊茅抗旱性的關(guān)系。TQ、RWC與RV、根系超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)和過氧化氫酶(Catlase，CAT)酶活性變化成正相關(guān)關(guān)系;EL與RV、根系SO

5、D和CAT酶活性成負相關(guān)關(guān)系，EL與以及根系谷胱甘肽還原酶（Glutathione Reductase，GR）和抗壞血酸還原酶(Ascorbate Peroxidase，APX)酶活性呈負相關(guān)性關(guān)系。結(jié)果說明維持根系底部抗氧化酶(SOD、CAT、GR和APX)活性能促進高羊茅在干旱脅迫下保持較高的草坪質(zhì)量（用TQ衡量）、冠層水狀態(tài)（用RWC衡量）、膜質(zhì)穩(wěn)定性（用EL衡量）和根系活力(RV)，提高高羊茅的抗旱性。
　　 3.高羊茅

6、水分代謝、光合特征及根系生長與高羊茅抗旱性關(guān)系的研究
　　 試驗以‘Focus’和‘PI150156’，7個高羊茅基因型(‘RU5’、‘RU7’、‘RU9’、‘RU10’、‘RU18’、‘RU19’和‘RU21’)為材料，分2個試驗分別研究了干旱脅迫下冠層水分代謝指標、光合特征、以及根系形態(tài)和根系活力的變化。干旱后期，抗旱基因型的水分利用率(water use effciency，WUE)、蒸散率、以及冠層與空氣溫度差(cano

7、py-air temperature，CTD)顯著高于干旱敏感型;光合作用受到抑制，但抗旱基因型的凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、蒸騰速率(Transpiration rate，Tr)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance，gs)和氣孔開度(stomatal aperture，SA)都顯著高于干旱敏感基因型;抗旱基因型的深層根系活力（Root viability，RV）、根系干重(Tot

8、al root weight)與長度(Total root length)，以及相對根莖(Specific root length，SRL)均顯著高于干旱敏感基因型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)優(yōu)異的草坪質(zhì)量、較高的葉片含水量與氣孔開放程度（高氣孔導(dǎo)度）、更有效的水分利用（高蒸散量和蒸騰速率有效降低了草坪冠層溫度，高水分利用率提高了植物水分利用效率）、高光合效率、以及根系活力與根系吸水能力有關(guān)。另外，相對根莖值大的根系也是植物應(yīng)對干旱的策略。
　　

9、 4.干旱脅迫對高羊茅干旱響應(yīng)蛋白的影響
　　 抗旱高羊茅‘RU9’和干旱敏感型‘RU18’干旱處理12 d，研究了TQ、RWC、EL、Pn和光化學(xué)效率(photosynthesis efficiency，F(xiàn)v/Fm)，以及蛋白表達譜的變化。試驗選取干旱第12 d與澆水對照的葉片，進行了全蛋白的提取和雙向電泳分離。凝膠圖像分析發(fā)現(xiàn)處理間、材料間共有31個差異蛋白點，質(zhì)譜結(jié)果顯示其中的22個蛋白點的主要功能涉及植物代謝、能量合成與