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干旱胁迫下长白落叶松家系变异的研究

作　者: 张磊
导　师: 张含国
学　校: 东北林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 长白落叶松旱胁迫生理指标净光和速率差异蛋白分析
分类号: S791.22
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

长白落叶松(Larix olgensis Henry)是我国北方主要速生针叶用材树种,在我国东北地区的造林面积所占比重较大。本研究对22个4年生长白落叶松种内控制授粉家系在干旱胁迫条件下的生长、光合、生理和差异表达蛋白进行研究。每15天进行一次测量,共四次。对苗高、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、MDA、POD、可溶性蛋白和叶绿素共8个指标进行了综合分析。同时对胁迫第30天的长白落叶松针叶样品和对照进行旱胁迫下差异蛋白表达的研究研究表明：长白落叶松家系间存在着丰富的变异,在生长、光合、生理等各项指标中家系间差异显著,有利于优良抗旱家系的选择。不同家系在不同指标的表现能力有所不同,说明每个家系在干旱胁迫的条件下以不同的新陈代谢反应来抵抗外界环境造成的影响。长白落叶松家系内也存在着丰富的变异。家系间气孔导度变异系数最高为103.79%,不同家系间气孔导度的变异系数范围为28.72%-76.64%；叶绿素含量变异系数最低为12.86%,不同家系的叶绿素含量的变异系数范围为4.8%-27.5%,差异最小。POD不同家系的变异系数从40.3%-130.8%,差异最大。家系2×1不同指标的变异系数从10.8%(苗高)-130.8%(POD含量),变化幅度最大家系34×1的苗高生长旺盛.比最低的2×2高出57.8%.比家系平均值高出18.5%。14x3,34x1,1×14,14x34家系在整个胁迫过程中苗高一直高于对照,尤其是在胁迫后期表现稳定,4个家系在旱胁迫末期的苗高平均值高于所有家系苗高平均值17.5%,高于对照3.7%,高于在整个旱胁迫期间均生长较差的4个家系在胁迫末期苗高平均值50.09%。胁迫开始前生长最好的家系比最差的家系高出132.06%,高于对照35.49%,胁迫末期最好的家系比最差的家系高出135.91%,高于对照仅0.25%。说明即使是苗高生长表现优良的家系,在干旱胁迫的条件下也受到了很大程度的影响。家系母本为73-14的情况最好,比母本为73-3的苗高高出28.18%,比平均值高出10.32%与对照相比,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、POD叶绿素在干旱胁迫的条件下呈下降趋势,MDA显著增加,可溶性蛋白先增加后降低。且不同家系在对于旱胁迫的响应出现在胁迫前期、中期或者后期,有所不同。苗高,净光合速率,气孔导度,POD含量在母本不同、父本不同的家系间均差异显著,MDA含量,蒸腾速率,可溶性蛋白在父本不同的家系间差异显著,叶绿素含量在母本不同的家系间差异显著。在长白落叶松家系干旱胁迫和对照的样品中提取蛋白质组,经过双向电泳分析后找到23个差异表达的蛋白点,最终鉴定了18个差异蛋白点。根据生物学功能,将这18个鉴定蛋白质分为信号转导相关蛋白、ATP相关酶、光合调控相关蛋白、代谢相关蛋白、降解有害物质相关酶、其他蛋白六类。苗高与各项指标的相关性均不显著。净光合速率与苗高为正相关,但是相关不显著,与POD和蒸腾速率均为极显著正相关。MDA与可溶性蛋白为显著正相关,与其他指标为负相关,其中与POD,净光合速率和蒸腾速率都达到显著负相关水平。通过隶属函数综合评定各项指标,长白落叶松22个家系的抗旱能力各有不同。34×2,2×1和34×34家系的抗旱能力最强,2×2,3×1和3×14家系的抗旱能力最差。第1名34×2家系比最后1名2×2的隶属函数平均值高出32.49%,比平均值高出10.99%。其中苗高占比例最大为18.37%,在隶属函数中为最可靠鉴定指标。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-13
1 绪论  13-21
  1.1 长白落叶松概述  13-15
    1.1.1 长白落叶松简介  13-14
    1.1.2 长白落叶松遗传改良  14-15
    1.1.3 长白落叶松光合生理等研究进展  15
  1.2 林木抗旱机理研究进展  15-19
    1.2.1 干旱对林木生长的影响  16
    1.2.2 干旱胁迫对林木光合的影响  16-17
    1.2.3 干旱胁迫对林木生理指标的影响  17-18
    1.2.4 干旱胁迫下林木蛋白质组学的研究  18-19
  1.3 隶属函数的介绍与应用  19-20
  1.4 木项研究的目的与意义  20-21
2 干旱胁迫下长白落叶松家系树高的变化  21-31
  2.1 试验材料与方法  21-22
    2.1.1 试验材料  21
    2.1.2 试验方法  21-22
    2.1.3 统计分析  22
  2.2 结果与分析  22-29
    2.2.1 干旱胁迫下长白落叶松家系树高变化的多重比较  22-27
    2.2.2 干旱胁迫下长白落叶松形态及树高的变化趋势  27-29
    2.2.3 干旱胁迫下长白落叶松家系不同阶段树高的相关性  29
  2.3 本章小结  29-31
3 干旱胁迫下长白落叶松家系光合的变化  31-47
  3.1 试验材料与方法  31
    3.1.1 试验材料与分析方法  31
    3.1.2 试验方法  31
  3.2 结果与分析  31-46
    3.2.1 各家系在干旱胁迫下光合等指标的变化  31-39
    3.2.2 各指标不同时期的变化规律  39-43
    3.2.3 净光合速率、气孔导度与蒸腾速率的相关性  43-46
  3.3 本章小结  46-47
4 干旱胁迫下长白落叶松家系生理指标的变化  47-71
  4.1 试验方法  47-50
    4.1.1 试验材料及分析方法  47
    4.1.2 主要仪器及试剂  47-48
    4.1.3 试验方法  48-50
  4.2 结果与分析  50-70
    4.2.1 各家系在干旱胁迫下生理指标的统计分析  50-62
    4.2.2 各指标不同时期的变化曲线  62-67
    4.2.3 生理指标干旱胁迫下不同时间的相关性  67-70
  4.3 本章小结  70-71
5 长白落叶松家系干旱胁迫下差异表达蛋白分析  71-81
  5.1 试验材料与方法  71-76
    5.1.1 试验材料  71
    5.1.2 主要试剂与仪器  71-73
    5.1.3 蛋白质的样品制备  73-74
    5.1.4 蛋白质双向电泳  74-75
    5.1.5 凝胶扫描与图像分析  75
    5.1.6 蛋白质的胶内酶解  75
    5.1.7 蛋白质的质谱分析及生物信息学分析  75-76
  5.2 结果与分析  76-80
    5.2.1 差异蛋白鉴定  76-78
    5.2.2 差异表达蛋白分类  78-79
    5.2.3 主要差异表达蛋白功能分析  79-80
  5.3 本章小结  80-81
6 长白落叶松家系抗旱能力综合评价  81-90
  6.1 各指标相关性分析  81-85
  6.2 各指标综合评价  85-88
  6.3 本章小结  88-90
讨论  90-92
结论  92-95
  1. 主要研究结论  92-93
  2. 特点与创新  93
  3. 本研究存在不足之处  93-95
参考文献  95-103
附录  103-104
攻读学位期间发表的学术论文  104-105
致谢  105-106

干旱胁迫下长白落叶松家系变异的研究

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