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紫花苜蓿对水分胁迫的响应及其水分利用效率调控机制的研究

作　者: 刘国利
导　师: 杨惠敏
学　校: 兰州大学
专　业: 作物栽培与耕作学
关键词: 紫花苜蓿活性氧清除渗透调节气孔调节羧化效率水分利用效率(WUE) 稳定碳同位素组成(δ13C) 水分胁迫机制
分类号: S541.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

紫花苜蓿（Medicago sativa L.）因抗旱性较强、品质好等优点而被广为种植利用,但耗水量大,所以在西北地区大面积种植苜蓿的现状下,研究水分利用响应不同水分条件的规律及水分利用效率变化的机理具有重要的现实意义。本研究以阿尔冈金（Medicago sativa cv Algonquin）、陇东（M.sativa cv Longdong）和新疆大叶（M.sativa cv Xinjiangdaye）为试验材料,采用盆栽实验,对不同水分处理下3种紫花苜蓿品种的光合（Pn）、蒸腾（Tr）、胞间CO₂浓度（Ci）、气孔导度、气孔密度和叶片碳同位素组成(δ¹³C)等,叶片相对含水量（RWC）和脯氨酸含量,叶片丙二醛（MDA）、相对电导率（REC）和抗氧化物酶活性等,以及生物量进行了测定,探讨了不同水分处理下紫花苜蓿水分利用效率（WUE）及其可能机制。主要结果如下:陇东和新疆大叶叶片WUE在50%FWC下最高,在75%FWC下最低,而阿尔冈金则相反;以日为尺度,各品种在25%FWC下WUE最高,在75%和50%FWC下WUE大小则因品种不同而表现不同;δ¹³C值也随水分胁迫的增加而增加;Pn/Ci随水分胁迫增加而下降;气孔导度随着水分胁迫也下降,而气孔密度上升。结果表明,水分胁迫可提高三种紫花苜蓿水分利用效率,但品种间有差异;气孔因素和叶片羧化效率共同影响紫花苜蓿的水分利用。干旱胁迫下阿尔冈金和新疆大叶叶片RWC总体下降,而陇东基本不变,各水分处理间差异不大;25%FWC下,三种紫花苜蓿proline含量均最高;但75%和25%FWC下,陇东proline最低,而在50%FWC下则最高。结果表明,三种紫花苜蓿叶片保水能力都较强,而陇东的保水能力最稳定;在较重胁迫下,陇东的渗透调节可能不仅仅依赖proline。干旱胁迫造成叶片MDA含量升高,REC增大;干旱胁迫下,三种紫花苜蓿叶片SOD、POD和CAT活性变化不一,同一品种在不同水分条件下三种酶活性高低不同。结果表明,干旱会增加紫花苜蓿叶片细胞膜透性,但抗氧化酶可减轻这种不利影响;在水分胁迫下,各种酶协同作用来抵御干旱胁迫伤害而起到保护作用。随干旱胁迫的加重,三种紫花苜蓿鲜重和干重生物量下降;同一水分条件下生物量的顺序为:陇东＞新疆大叶＞阿尔冈金。研究认为,干旱条件下,紫花苜蓿叶片细胞渗透势和结构的维持（如体现在REC和MDA含量,以及RWC和proline含量等方面的变化上）,保证了细胞和组织（如气孔以及叶肉细胞中的叶绿体等）功能的正常发挥,从而能够保持一定的水分利用效率,最终体现在生物量的保持上。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
前言  10-12
1 国内外研究综述  12-27
  1.1 干旱胁迫下植物的适应性研究  12-13
    1.1.1 干旱对植物的影响  12
    1.1.2 植物对干旱的响应  12-13
  1.2 干旱胁迫下牧草的适应性研究  13-20
    1.2.1 干旱对牧草的影响  14-16
    1.2.2 牧草对干旱的响应  16-20
  1.3 干旱胁迫下苜蓿响应及适应性机制  20-26
    1.3.1 苜蓿利用概况  20-21
    1.3.2 苜蓿研究概况  21
    1.3.3 苜蓿对干旱胁迫的响应及适应性研究  21-25
    1.3.4 应对水分胁迫的苜蓿育种研究及实践  25-26
  1.4 问题的提出  26-27
2 材料和方法  27-33
  2.1 试验材料  27
  2.2 实验设计  27-28
  2.3 指标测定  28-32
    2.3.1 光合作用  28-29
    2.3.2 气孔密度  29
    2.3.3 生理生化测定  29-31
    2.3.4 茎叶干重和鲜重  31
    2.3.5 植物C同位素  31-32
  2.4 数据处理  32-33
3 结果  33-49
  3.1 地上部生物量  33-34
  3.2 叶片相对含水量(RWC)  34-35
  3.3 叶片水分利用效率(WUE)和δ~(13)C值  35-36
  3.4 气体交换  36-38
  3.5 气体交换日动态  38-42
  3.6 气孔密度(SD)和导度(gs)  42-43
  3.7 叶片δ~(13)C值和气孔密度(SD)的相关性分析  43
  3.8 Pn/Ci  43-45
  3.9 丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)  45-46
  3.10 脯氨酸(proline)  46-47
  3.11 抗氧化酶活性  47-49
4 讨论  49-56
  4.1 适度土壤水分胁迫提高紫花苜蓿水分利用效率  49-50
  4.2 紫花苜蓿水分利用效率的气孔调控  50
  4.3 紫花苜蓿水分利用调控中渗透调节、抗氧化与气孔调控的耦合关联  50-53
    4.3.1 渗透调节物质、细胞完整性维持与气孔运动  50-52
    4.3.2 抗氧化酶、活性氧清除与气孔运动  52-53
  4.4 土壤水分对紫花苜蓿气体交换日变化的影响  53-54
  4.5 紫花苜蓿水分利用效率对土壤水分响应的机制  54-56
5 结论及展望  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 展望  56-58
参考文献  58-67
在读期间发表文章  67-68
致谢  68

紫花苜蓿对水分胁迫的响应及其水分利用效率调控机制的研究

内容摘要

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