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不同基因组类型香蕉的抗旱生理机制

作　者: 王蕊
导　师: 李绍鹏；李新国
学　校: 海南大学
专　业: 果树学
关键词: 香蕉抗旱性生理机制
分类号: S668.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

香蕉系芭蕉科芭蕉属,是我国海南、广东、广西等南方地区的重要经济作物之一。香蕉叶面积大,根系浅,生长迅速,需水量大,而我国一些光热条件十分适合种植香蕉的地区因季节性缺水而严重影响香蕉的生产和发展。同样,世界其他产蕉地区也受到干旱逆境威胁。然而香蕉抗旱生理机制未进行系统研究。本文从室内模拟干旱胁迫环境和田间抗旱鉴定方面相结合,研究不同基因组类型香蕉抗旱生理机制,旨在为香蕉的抗旱育种和抗旱栽培提供一定的理论基础。(一)以3个不同基因组类型香蕉巴西蕉(Musa AAA cavendish var. Brazil)、帝王蕉(M. AA Pisang Mas cv. Mas)和粉蕉(M. ABB Pisang awak)幼苗为材料,经0%PEG-6000(对照)、5%PEG-6000(轻度胁迫)、10%PEG-6000(中度胁迫)和20%PEG-6000(重度胁迫)溶液模拟干旱胁迫处理后,测定根冠比、叶片和根系有关抗旱生理指标的变化,并对这些指标进行主成分分析和隶属函数分析。结果表明：1.干旱胁迫下,巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗根冠比随干旱胁迫程度的增加而增加,在重度胁迫时3种香蕉幼苗与对照差异都达到显著水平。3种香蕉幼苗叶面积减小,除帝王蕉在重度胁迫时与对照差异显著,其他均未达到显著水平。随着干旱胁迫程度的增加,3种香蕉幼苗根系活力均呈显著下降的趋势。2.巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗叶片的L值、a值和b值随着干旱胁迫程度的增加而降低。巴西蕉和帝王蕉幼苗叶片轻度胁迫和中度胁迫的叶绿素含量比对照显著降低,而重度胁迫的叶绿素含量比对照高,巴西蕉与对照差异显著,而帝王蕉与对照差异不显著。粉蕉幼苗轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫的叶绿素含量比对照分别显著降低了8.5%、13.3%和4.9%。3.随着干旱胁迫程度的增加,巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗叶片的质膜透性和MDA含量及根系MDA含量分别与对照相比显著增加。4.干旱胁迫下,巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗叶片脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量显著增加。而3种香蕉幼苗根系可溶性蛋白、可溶性糖含量并没有随着干旱胁迫程度的增加呈现持续上升趋势。5.巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗叶片SOD、POD活性在3个胁迫程度下整体呈现显著上升的趋势,并随着胁迫程度的增加,其活性变化幅度逐渐增强。重度胁迫下,3种香蕉叶片SOD活性分别比对照增加了28.8%、36.2%和41.3%,而POD活性分别比对照增加了21.9%、38.0%和57.7%。3种香蕉幼苗根系POD、POD活性在3个胁迫程度下整体呈现的变化趋势与叶片一致。6.巴西蕉、帝王蕉和粉蕉幼苗叶片的Pn、Tr和Gs随胁迫程度的增加呈显著下降的趋势,其中巴西蕉Pn降幅较大,分别降低了80.1%、83.4%和92.4%。而3种香蕉幼苗的Ci显著高于对照。7.对以上23个生理指标进行主成分分析,叶蒸腾速率、叶脯氨酸、叶绿素、叶质膜透性、叶可溶性蛋白、根可溶性蛋白、根SOD、叶POD、叶MDA、根MDA、叶可溶性糖具有较大特征向量,可以来概括23个指标中的大多数信息,是评价香蕉幼苗抗旱性的重要指标。8.应用模糊隶属函数法对巴西蕉、帝王蕉和粉蕉抗旱性进行综合评判,3种香蕉幼苗的抗旱性大小依次为粉蕉(ABB)>帝王蕉(AA)>巴西蕉(AAA),表明香蕉不同基因组类型与抗旱性存在一定相关性,在此3个香蕉品种中发现B基因组越多则抗旱性越强,A基因组越多则抗旱性越差。(二)选取中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所香蕉种质资源圃9个不同基因组类型的28份香蕉品种,用石蜡切片的方法观察其叶片的抗旱有关形态解剖结构指标,测定其叶片细胞质膜透性、MDA含量和叶片色彩值,并对CTR、质膜透性和MDA 3个指标性状进行聚类分析和判别分析。结果表明：1.香蕉品种间叶片厚度、(上表皮+上角质层)厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、(下表皮+下角质层)厚度、CTR、SR、质膜透性、MDA含量和叶片色彩值均达到极显著差异。2.CTR和质膜透性、MDA的相关系数分别为-0.5986和-0.5735,经F检验到达极显著负相关水平,而质膜透性和MDA的相关系数为0.8743,呈极显著正相关。3.CTR聚类分析可将28份香蕉品种划分为3个类群,质膜透性聚类分析可划分为2个类群,MDA聚类分析可划分为3个类群。将CTR、质膜透性和MDA进行聚类分析和判别分析,28份香蕉品种分为3大类,建立3个判别能力较高的判别类型。同时也发现香蕉基因组类型并非是其抗旱性强弱的决定因素,但有趋势表明含B基因组越多抗旱性越强,A基因组越多抗旱性越差,四倍体的抗旱性强于二倍体和三倍体,其原因还有待于应用遗传学和分子生物学知识进一步研究。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
缩略语表  9-14
第一章文献综述  14-24
  前言  14
  1 植物抗旱生理研究进展  14-17
    1.1 干旱胁迫对植物细胞膜系统的影响  15
    1.2 干旱胁迫对植物抗氧化酶系统的影响  15
    1.3 干旱胁迫对植物渗透调节物质的影响  15-16
    1.4 干旱胁迫对植物光合作用的影响  16-17
    1.5 干旱胁迫对植物叶片解剖结构的影响  17
  2 植物抗旱鉴定方法  17-19
    2.1 田间直接鉴定法  17-18
    2.2 干旱棚、抗旱池、人工气候室法  18
    2.3 盆栽鉴定法  18
    2.4 高渗溶液法  18
    2.5 自然失水胁迫鉴定法  18
    2.6 分子生物学方法  18-19
  3 植物抗旱性鉴定指标  19-20
    3.1 形态指标  19
    3.2 生长指标  19
    3.3 生理指标  19-20
  4 植物抗旱综合评价法  20-21
    4.1 系统聚类分析  20
    4.2 主成分分析  20
    4.3 模糊综合评判  20
    4.4 抗旱总级别值法  20
    4.5 灰色关联分析  20-21
  5 香蕉抗旱性研究进展  21-23
    5.1 香蕉抗旱的生理研究  21-22
    5.2 香蕉抗旱的遗传研究进展  22-23
  6 研究的目的与意义  23-24
第二章不同基因组类型香蕉对干旱胁迫的生理响应  24-60
  前言  24
  1 材料与方法  24-29
    1.1 材料  24
    1.2 材料处理  24-25
    1.3 方法  25-29
      1.3.1 根冠比的测定  25
      1.3.2 叶片生理指标的测定  25-28
        1.3.2.1 细胞质膜透性的测定  25
        1.3.2.2 酶液的提取和一些生理指标的测定  25-26
        1.3.2.3 脯氨酸和可溶性糖含量的测定  26-27
        1.3.2.4 叶绿素含量的测定  27
        1.3.2.5 光合参数、叶面积和叶片色彩值的测定  27-28
      1.3.3 根系生理指标的测定  28-29
        1.3.3.1 根系活力的测定  28
        1.3.3.2 酶液的提取和一些生理指标的测定  28
        1.3.3.3 可溶性糖含量的测定  28-29
    1.4 抗旱指标性状的筛选和抗旱性鉴定  29
    1.5 数据处理  29
  2 结果与分析  29-55
    2.1 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉根冠比的影响  29-30
    2.2 不同基因组类型香蕉的叶片对干旱胁迫生理响应  30-43
      2.2.1 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片色彩值的影响  30-31
      2.2.2 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片叶面积的影响  31-32
      2.2.3 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片叶绿素含量的影响  32-33
      2.2.4 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片质膜透性和MDA含量的影响  33-34
      2.2.5 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片渗透调节物质的影响  34-37
      2.2.6 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片保护酶活性的影响  37-39
      2.2.7 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉叶片光合作用的影响  39-43
    2.3 不同基因组类型香蕉的根系对干旱胁迫生理响应  43-49
      2.3.1 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉根系根系活力的影响  43-44
      2.3.2 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉根系MDA含量的影响  44-45
      2.3.3 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉根系渗透调节物质的影响  45-47
      2.3.4 干旱胁迫对不同基因组类型香蕉根系保护酶活性的影响  47-49
    2.4 香蕉抗旱指标的筛选和抗旱性的综合评价  49-55
      2.4.1 香蕉抗旱指标的筛选  49-53
      2.4.2 香蕉抗旱性的综合评价  53-55
  3 讨论  55-59
    3.1 香蕉抗旱生理机制  55-57
      3.1.1 香蕉根冠比对干旱胁迫的生理响应  55
      3.1.2 香蕉叶片对干旱胁迫的生理响应  55-56
      3.1.3 香蕉根系对干旱胁迫的生理响应  56-57
    3.2 香蕉抗旱性与抗旱鉴定指标的关系  57-58
    3.3 香蕉抗旱性与基因型的关系  58-59
  4 结论  59-60
第三章田间香蕉种质资源的抗旱性比较  60-79
  前言  60
  1 试验材料  60-61
  2 试验方法  61-64
    2.1 叶片组织细胞结构特征的观察  61-63
      2.1.1 取材  61
      2.1.2 固定  61
      2.1.3 脱水  61-62
      2.1.4 透明  62
      2.1.5 浸蜡与埋蜡  62
      2.1.6 切片  62
      2.1.7 粘片  62
      2.1.8 脱蜡并染色  62-63
      2.1.9 封固  63
      2.1.10 观察、照相  63
    2.2 生理指标的测定  63-64
      2.2.1 细胞质膜透性的测定  63
      2.2.2 MDA含量的测定  63
      2.2.3 叶片色彩值  63-64
    2.3 数据分析  64
  3 结果与分析  64-76
    3.1 28份香蕉品种叶片结构、CTR、SR、质膜透性、MDA含量和叶片色彩值的差异  64-69
      3.1.1 28份香蕉品种叶片结构观察  64-67
      3.1.2 28份香蕉品种叶片CTR、SR、质膜透性和MDA含量  67-68
      3.1.3 28份香蕉叶片色彩值  68-69
    3.2 28份香蕉品种抗旱指标品种间差异的方差分析  69-71
    3.3 CTR、质膜透性和MDA的线性回归关系  71-72
    3.4 CTR、质膜透性和MDA性状的聚类分析  72-76
      3.4.1 CTR性状的聚类分析  72-73
      3.4.2 质膜透性性状的聚类分析  73
      3.4.3 MDA性状的聚类分析  73-74
      3.4.4 CTR、质膜透性和MDA性状的聚类和判别分析  74-76
  4 讨论  76-77
  5 结论  77-79
参考文献  79-87
致谢  87

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