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半夏对遮阴和高温响应机理的研究

作　者: 耿慧云
导　师: 王建华
学　校: 山东农业大学
专　业: 植物资源学
关键词: 遮阴产量总生物碱高温胁迫生理生化
分类号: S567.239
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

半夏（Pinellia ternate (thunb.) Breit.）为天南星科半夏属植物，以干燥块茎入药，属大宗中药材，需求量较大。为满足需求，各地开始引种栽培，但人工栽培长期以来产量低而不稳。半夏栽培研究越来越受重视。本实验以三个不同生态类型产区（江苏省泰州市、山东省潍坊市、河北省安国市）来源的栽培半夏为材料，在同一环境条件下栽培，研究半夏对遮阴和高温胁迫的生理响应，及遮阴对半夏块茎产量和总生物碱含量的影响。遮阴试验设置四个遮阴处理：0%、30%、50%、70%，遮阴度通过不同密度遮阳网调节，将三来源半夏种植于同一试验地。高温试验设置四个温度处理(昼/夜)：25℃/20℃、30℃/20℃、35℃/20℃、40℃/20℃，材料种植于苗木育苗盘中，待叶片展开后移入光照培养箱进行温度处理。主要结论：1.随着遮阴程度的增加，半夏倒苗期持续时间增长。不同来源半夏倒苗持续时间亦有差异，山东和江苏半夏的持续时间较短，河北半夏的较长。2.遮阴显著降低了半夏的总产量，但有利于半夏珠芽的产生。随着遮阴程度的增加，一级块茎所占比例显著降低，四级块茎所占比例显著增加。三来源半夏的产量山东>江苏>河北，差异显著。半夏在同一地区连续种植存在品种退化现象，引种时应引用地理生态环境相近产区的半夏资源，以免造成减产。3.在0%-50%遮阴处理下，半夏叶片净光合速率日变化呈双峰曲线，有明显的“光合午休”；在70%处理下则呈单峰曲线，避免了“光合午休”。随着遮阴程度的增加，净光合速率日变化最大值降低且出现时间延迟。半夏叶片日光合值和日平均值随遮阴程度增加而降低。三来源半夏均有此表现。随着生育期的推进，光合速率随遮阴程度增加而降低。4.遮阴提高了叶片叶绿素及其组分的含量。随着光照强度的增加，半夏叶片出现光抑制，但这种抑制是可逆的，随着午后光照强度的降低，荧光参数均能恢复到早晨时的状态。5.遮阴降低了半夏叶片和块茎中可溶性糖和淀粉的含量，其关键酶活性也随遮阴程度增加而降低。同时遮阴处理下可溶性糖的合成和向块茎中的运送受到抑制，使得半夏块茎中淀粉含量降低，影响了半夏的产量形成。6.遮阴降低了半夏叶片和块茎中SOD、POD、CAT酶活性，第一次倒苗到第二次出苗间，处理间差异不显著，之前和之后处理间差异显著。生育前期，空气温度和土壤温度较高，随遮阴程度增加叶片和块茎中保护酶活性升高从而使MDA含量较低；生育后期，随遮阴程度增加MDA含量显著增加。7.遮阴显著提高了半夏块茎总生物碱含量，但总生物碱产量则随遮阴程度增加而显著减低。生物碱含量与块茎大小有负相关关系，其机理有待进一步研究。半夏总生物碱产量山东半夏>江苏半夏>河北半夏。8.随着胁迫温度的升高和时间的延长，半夏叶片的光合速率迅速降低。高温胁迫对光系统产生了不可逆的破坏，加速了叶片的衰老。高温显著降低了最大荧光、最大光化学效率、PSⅡ实际光化学效率。初始荧光、非光化学猝灭随着温度的升高先显著增加，后随叶片衰老而降低。三来源半夏均有此表现。9.高温胁迫破坏了半夏叶片和块茎中的保护酶系统。叶片中SOD、CAT酶活性随处理温度的升高和处理时间延长先升高后显著降低，POD酶活性则持续降低；块茎中保护酶活性则均随温度升高和处理时间延长先升高后降低，但块茎中酶活性降低的时间晚于叶片中的。MDA含量随温度升高和处理时间延长而显著增加，前期增加幅度小于后期。三来源半夏均有此表现。10.对照处理下半夏叶片和块茎中淀粉含量变化不显著，高温胁迫下淀粉含量显著降低。可溶性糖含量随着胁迫时间的延长先增加后显著降低。高温胁迫下SS、SPS、SSS酶失活，活性显著降低。高温胁迫降低了同化物的积累，从而加剧了其消耗。三来源半夏均有此表现。

全文目录

中文摘要  9-11
Abstract  11-14
1 前言  14-35
  1.1 半夏研究进展  14-20
    1.1.1 生物学性状的研究  14-15
    1.1.2 半夏的栽培研究  15-17
    1.1.3 不同居群间的差异  17-20
  1.2 光照对植物生长发育影响的研究进展  20-28
    1.2.1 对作物产量和品质的影响  20-21
    1.2.2 对植物光合荧光特性的影响  21-24
    1.2.3 对植物某些酶活性的影响  24-25
    1.2.4 对药用植物有效成分含量的影响  25-26
    1.2.5 对植物幼苗生长的影响  26-27
    1.2.6 对种子萌发的影响  27-28
    1.2.7 其他方面的研究  28
  1.3 温度对植物生长发育影响的研究进展  28-35
    1.3.1 高温对碳氮代谢的影响  29-31
    1.3.2 对保护酶活性和膜透性的影响  31-33
    1.3.3 高温对作物细胞学方面的影响  33-35
2 材料与方法  35-42
  2.1 供试材料  35
  2.2 实验设计  35
    2.2.1 遮阴试验设计  35
    2.2.2 温度试验设计  35
  2.3 试验方法  35-42
    2.3.1 生长节律观察  35
    2.3.2 产量测定  35
    2.3.3 光合作用测定  35-36
    2.3.4 可溶性糖含量测定  36-37
    2.3.5 淀粉含量测定  37-38
    2.3.6 蔗糖合成酶（SS）活性测定  38
    2.3.7 淀粉合成酶活（SSS）性测定  38-39
    2.3.8 SOD、POD、CAT 酶活性及 MDA 含量的测定  39-40
    2.3.9 生物碱含量测定  40-42
3 结果与分析  42-96
  3.1 光照对半夏产量和品质影响的  42-76
    3.1.1 半夏生长节律观察  42
    3.1.2 半夏产量及构成因素测定  42-44
    3.1.3 遮阴对半夏光合作用日变化的影响  44-51
    3.1.4 遮阴对半夏叶绿素荧光日变化的影响  51-56
    3.1.5 遮阴对半夏生育期光合速率的影响  56-58
    3.1.6 遮阴对半夏碳代谢及关键酶活性的影响  58-66
    3.1.7 遮阴对半夏保护酶活性和膜脂过氧化的影响  66-72
    3.1.8 遮阴对半夏块茎中总生物碱含量及产量的影响  72-76
  3.2 高温对半夏生理生化的影响  76-96
    3.2.1 高温对半夏光合作用的影响  76-79
    3.2.2 高温对半夏叶绿素荧光参数的影响  79-83
    3.2.3 高温对半夏保护酶活性及膜脂过氧化的影响  83-89
    3.2.4 高温对半夏碳代谢及关键酶活性的影响  89-96
4 讨论  96-103
  4.1 半夏对遮阴的响应机理  96-100
    4.1.1 遮阴对半夏产量的影响  96
    4.1.2 遮阴对半夏总生物碱含量及其产量的影响  96-97
    4.1.3 遮阴对半夏谈代谢的影响  97-99
      4.1.3.1 遮阴对半夏光合作用的影响  97-98
      4.1.3.2 遮阴对半夏叶绿素荧光参数的影响  98
      4.1.3.3 遮阴对半夏可溶性糖和淀粉代谢的影响  98-99
    4.1.4 遮阴对半夏保护酶活性及膜脂过氧化的影响  99-100
  4.2 高温对半夏生理生化特性的影响  100-103
    4.2.1 高温对半夏碳代谢的影响  100-101
      4.2.1.1 高温对半夏光合作用及叶绿素荧光的影响  100
      4.2.1.2 高温对半夏可溶性糖和淀粉代谢的影响  100-101
    4.2.2 高温对半夏保护酶活性及膜脂过氧化的影响  101-103
5 结论  103-104
  5.1 遮阴对半夏产量影响  103
  5.2 遮阴对半夏总生物碱含量及其产量的影响  103
  5.3 高温对半夏生理生化的影响  103-104
参考文献  104-118
致谢  118

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