玉米苗期抗旱性生理生化指標(biāo)篩選及相關(guān)基因表達(dá)研究.pdf

1、玉米是重要的糧、油、飼兼用作物。在世界糧食作物中其種植面積和總產(chǎn)量?jī)H次子水稻和小麥，處于第三位，而單位面積產(chǎn)量位于所有作物之首。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)玉米總產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)小麥，成為我國(guó)第二大糧食作物。干旱是影響玉米產(chǎn)量最主要非生物脅迫因素之一，研究玉米抗旱生理機(jī)制及抗旱性鑒定指標(biāo)體系，對(duì)于提高水分利用率，節(jié)省水資源，減少干旱危害，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究在正常供水和水分脅迫兩種條件下選用抗旱性不同的6個(gè)自交系對(duì)玉米

2、苗期的生理生化性狀進(jìn)行了系統(tǒng)研究和分析，初步建立了玉米苗期抗旱性鑒定指標(biāo)，深入研究了脯氨酸代謝途徑中關(guān)鍵酶基因的表達(dá)變化規(guī)律，充分論證了干旱脅迫下玉米生理生化指標(biāo)與品種抗旱性的關(guān)系，進(jìn)一步揭示了玉米苗期抗旱性的機(jī)制，為抗旱育種早期選擇材料奠定了一定基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下：
　　 1．根據(jù)各生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）、過(guò)氧化

3、氫酶（catalase，CAT）、丙二醛（maiondiaidehyde，MDA）、相對(duì)電導(dǎo)率、脫落酸（abscisic acid，ABA）、可溶性糖（soluble sugar，SS）、脯氨酸（proline，Pro）、可溶性蛋白等這些指標(biāo)都隨著干旱脅迫的延長(zhǎng)而增加（相對(duì)值大于1），但增加的幅度不同；而葉片保水力、葉綠素、飽和滲透壓和葉片相對(duì)含水量（relative water content，RWC）則隨干旱脅迫的加重逐漸減少。方差

4、分析結(jié)果表明，葉片保水力、相對(duì)電導(dǎo)率、可溶性糖、脯氨酸、飽和滲透壓和葉片RWC的變化與材料的抗旱性有關(guān)。在嚴(yán)重干旱脅迫下，抗旱性強(qiáng)的材料葉片保水力、可溶性糖、脯氨酸、飽和滲透壓和葉片RWC高，其相對(duì)電導(dǎo)率??；水分敏感型材料這6個(gè)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果則相反。
　　 2．通過(guò)各生理生化指標(biāo)的相對(duì)值與反復(fù)干旱幼苗存活率的相關(guān)分析，其結(jié)果表明，在水分脅迫第9天的時(shí)候，飽和滲透壓與反復(fù)干旱幼苗存活率呈顯著正相關(guān)（r=0.8928）；在水分脅迫第

5、11天的時(shí)候，反復(fù)干旱幼苗存活率與葉片保水力、葉片RWC達(dá)到極顯著和顯著正相關(guān)（r=0.9456、0.8793）；到水分脅迫13天的時(shí)候，反復(fù)干旱幼苗存活率與相對(duì)電導(dǎo)率達(dá)到顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.8929），與飽和滲透壓、葉片RWC達(dá)到顯著正相關(guān)（r=0.9249、0.8891）。因此，這4個(gè)指標(biāo)可以在上述3個(gè)脅迫時(shí)間點(diǎn)內(nèi)作為玉米苗期抗旱性鑒定的生理生化指標(biāo)。
　　 3．通過(guò)主成分分析，得出葉片RWC、飽和滲透壓、相對(duì)電導(dǎo)率和葉片

6、保水力是抗旱性鑒定的一級(jí)綜合指標(biāo)；脯氨酸和可溶性糖可以作為二級(jí)抗旱鑒定綜合指標(biāo)。
　　 4．根據(jù)相關(guān)分析結(jié)果，建立線性回歸方程，為：Y=29.41-14.76x1+1.29x2+43.80x3-4.22x4。Y為反復(fù)干旱存活率，X1、X2、X3、X4分別代表葉片保水力、相對(duì)電導(dǎo)率、飽和滲透壓和葉片RWC4個(gè)指標(biāo)的相對(duì)值。其中X2和X4的系數(shù)沒(méi)有達(dá)到顯著水平，所以優(yōu)化方程為：Y=29.41-14.76x1+43.80x3。并用此方

7、程對(duì)嚴(yán)重水分脅迫下各自交系材料的幼苗存活率進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果與實(shí)測(cè)值達(dá)到顯著水平（r=0.9427，P<0.05）。
　　 5．通過(guò)對(duì)脯氨酸代謝途徑中的P5CS、P5CR和PDH基因進(jìn)行熒光定量PCR分析，發(fā)現(xiàn)在干旱脅迫過(guò)程中，抗旱性強(qiáng)的基因型其合成酶基因相對(duì)表達(dá)量較高，降解酶基因相對(duì)表達(dá)量最低；相反，合成酶基因表達(dá)量最低、降解酶基因相對(duì)表達(dá)量最高的是水分敏感型的材料。
　　 6．通過(guò)脯氨酸含量與其代謝途徑中關(guān)鍵基因的相關(guān)分