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蕾花期涝渍胁迫后棉花（Gossypium hirsutum L.）恢复生长的生理机制研究

作　者: 杨云
导　师: 陈兵林
学　校: 南京农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 棉花(Gossypium hirsutum L.) 蕾花期产量形成根系叶片涝渍恢复
分类号: S562
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

盛蕾期和花铃期是棉花旺盛生长和产量品质形成的关键时期,在长江以及江淮地区多阴雨寡照天气,并因雨季发生的时期和时段不同,往往对棉花造成不同程度的伤害,使其产量与纤维品质大幅度降低。前人的研究多集中在渍水对棉花造成的伤害,而胁迫解除后植株本身具有一定的修复作用,研究棉花涝渍灾害后形态以及生理上的动态恢复机制可以为棉花抗逆栽培提供理论依据。本研究以泗棉3号为材料,于2009～2010年在江苏省农业科学院经济作物研究所进行池栽试验,设置对照(正常灌水,土壤相对含水量为65%～75%)和渍水处理(池面保持2～3cm的浅水层10d),每年在盛蕾期(2009年6月24日～7月3日；2010年7月9日～7月18日)和花铃期(2009年7月24日～8月2日；2010年8月9日～8月18日)进行两组试验,渍水结束后打开排水孔使池栽中水分含量逐渐下降,并保持与正常灌水一致。研究：(1)涝渍胁迫解除后干物质和氮素累积分配、产量形成的的补偿生长效应；(2)涝渍胁迫解除后20d内棉花根系形态、根系活力、抗氧化酶活性、细胞膜脂过氧化物、渗透调节物以及内源激素等生理性状的恢复变化特征；(3)涝渍胁迫解除后20d内棉花不同类型叶片净光合速率、叶绿素含量、渗透调节物以及抗氧化酶活性的恢复变化特征；主要研究结果如下：1.蕾花期涝渍胁迫后棉花各器官生长和产量形成的恢复效应盛蕾期试验,渍水停止时根系与叶片的干物质重和氮素累积量均降低,茎枝干物质重升高,根系和茎枝氮素分配指数升高,胁迫解除后逐渐降低；花铃期渍水停止时各器官氮素累积量均降低,除茎枝外其它器官干物质重均下降,渍水后20d内氮素分配指数变化不显著；涝渍胁迫解除后,盛蕾期棉花根系、叶片和茎枝的恢复速度较花铃期快。盛蕾期涝渍处理后棉花减产较花铃期严重,主要是由于果节形成量和成铃率明显降低,但是在恢复期内形成的果节量和成铃率大幅度升高,渍水后两个时期铃重和有效纤维重降低,衣分未发生显著变化。2.蕾花期涝渍胁迫后棉花根系生理特性的恢复效应渍水后,盛蕾期和花铃期两期试验根系干物质重、根冠比和根系活力与对照相比均降低,且盛蕾期下降幅度大于花铃期；胁迫解除后,棉株根系均有恢复现象。盛蕾期棉花根干重和根系活力的恢复快于花铃期；盛蕾期根系中的氮素和可溶性蛋白质含量渍水后显著高于对照,根系能保持较高的抗氧化酶活性,包括SOD、CAT和POD活性,POD活性一直低于对照,抗坏血酸(AsA)含量渍水后逐步升高；花铃期表现为可溶性糖和MDA含量在渍水停止时均显著升高,胁迫解除后根系中各营养物质含量均未恢复到对照水平,在渍水停止后20d SOD、CAT才逐渐升高,POD活性一直低于对照,渍水处理根系中抗坏血酸(AsA)也表现为逐步升高的趋势；两个时期试验的根系生长素、赤霉素和玉米素核苷含量在渍水停止时均显著升高,胁迫解除后,盛蕾期根系仍保持较高的IAA、GA和ZR含量可能与大量不定根的生成有关。3.蕾花期涝渍胁迫后棉花叶片生理特性的恢复效应盛蕾期试验渍水停止后5-10d叶片的净光合速率逐渐达到或超过对照,花铃期试验叶片的净光合速率在渍水停止后10-15d内达到对照水平；渍水停止后10d硝酸还原酶活性均得到恢复；定型功能期叶片的叶绿素含量未见恢复,而迅速伸长期和平展期叶片的叶绿素含量则呈现明显的增长趋势；盛蕾期试验渍水处理停止时,棉花叶片的SOD、CAT活性与对照相比均显著降低,而POD活性显著升高,至渍水停止后20d,迅速伸长期和平展期叶片仍保持较高的SOD、CAT和POD活性；花铃期试验渍水处理停止时,与对照相比,上述叶片的SOD和POD活性升高,而CAT活性降低,胁迫解除后除平展期叶片外,定型功能期和迅速伸长期叶片的SOD、CAT和POD活性均缓慢降低；盛蕾期胁迫解除后整株叶片的含氮量得到恢复,而花铃期仍低于对照；胁迫解除后盛蕾期和花铃期棉花叶片的可溶性糖均高于对照,但是盛蕾期在渍水停止后20d已低于对照,花铃期叶片可溶性糖含量仍高于对照；棉花植株叶面积在渍水停止时明显降低,胁迫解除后有所增长,但达不到对照水平。

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摘要 6-8ABSTRACT 8-11第一章文献综述 11-23 1 涝渍对棉花各器官干物质和养分累积与分配的影响 11-12 2 涝渍对棉花根系生理特性及其恢复生长的影响 12-14 2.1 物质代谢 12-13 2.2 抗氧化酶和膜脂过氧化物 13 2.3 形态生长及内源激素 13-14 3 涝渍对棉花叶片生理特性及其恢复生长的影响 14-16 4 涝渍对棉花产量形成及其恢复的影响 16 5 研究的目的与意义 16-17 6 技术路线 17-18 参考文献 18-23第二章蕾花期涝渍胁迫后棉花各器官生长和产量形成的恢复 23-37 1 材料与方法 24-25 1.1 试验设计 24 1.2 测定内容与方法 24-25 1.3 统计分析方法 25 2 结果与分析 25-31 2.1 涝渍胁迫后棉花各器官干物质的恢复 25-26 2.2 涝渍胁迫后棉花各器官氮素吸收分配的恢复 26-28 2.3 涝渍胁迫后棉花产量及其构成的恢复 28-31 3 讨论与结论 31-34 参考文献 34-37第三章蕾花期涝渍胁迫后棉花根系生理代谢的恢复效应 37-53 1 材料与方法 38-39 1.1 试验设计 38 1.2 测定内容与方法 38-39 1.3 统计分析方法 39 2 结果与分析 39-47 2.1 涝渍胁迫后棉花根重和根冠比的恢复 39 2.2 涝渍胁迫后棉花根系活力的恢复 39-40 2.3 涝渍胁迫后棉花根系氮素含量、渗透调节物和MDA含量的恢复 40-42 2.4 涝渍胁迫后棉花根系抗氧化酶系统的恢复 42-45 2.5 涝渍胁迫后棉花根系内源激素含量的恢复 45-47 3 讨论与结论 47-50 参考文献 50-53第四章蕾花期涝渍胁迫后棉花叶片生理代谢的恢复效应 53-67 1 材料与方法 54-55 1.1 试验设计 54 1.2 测定项目与方法 54-55 1.3 统计分析方法 55 2 结果与分析 55-61 2.1 涝渍胁迫后棉花叶片生理特性的恢复 55-58 2.2 涝渍胁迫后棉株叶片物质含量的恢复 58-61 3 讨论与结论 61-63 参考文献 63-67第五章讨论与结论 67-77 1 讨论 67-71 1.1 涝渍胁迫后棉花干物质、氮素累积与分配的恢复 67-68 1.2 涝渍胁迫后棉花根系生理特性的恢复 68-69 1.3 涝渍胁迫后棉花叶片生理特性的恢复 69-70 1.4 涝渍胁迫后棉花产量形成的恢复效应 70-71 1.5 涝渍胁迫后棉株恢复生长之间关系 71 2 结论 71-72 3 本研究的创新之处 72 4 研究展望 72-73 参考文献 73-77攻读硕士学位期间发表、已录用和已投稿文章 77-79致谢 79

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