小麦对水分亏缺的阶段性反应及其机制研究

论文题目: 小麦对水分亏缺的阶段性反应及其机制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 赵丽英

导师: 山仑,邓西平

关键词: 冬小麦,模拟干早,渗透调节,抗氧化保护系统,叶绿素荧光,水分利用效率

文献来源: 西北农林科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 干旱是一个世界性的难题,作物对干旱胁迫响应的研究不仅涉及水资源的高效利用,而且也涉及粮食生产问题,因而显得尤为重要。然而作物对水分胁迫的反应是一个非常复杂的过程,包括适应、伤害、修复等不同的反应阶段,在不同的反应阶段,作物适应干旱的机制是不同的,以前关于阶段反应的机理研究相对薄弱,研究干旱胁迫下作物各个阶段不同生理指标的变化规律,不但能为植物的整体抗旱性机理研究提供理论依据,而且可以在胁迫过程中人为控制,为揭示作物的高效用水机制提供科学依据。本试验以耐旱性不同的小麦品种长武134和陕253作为实验材料,研究了PEG-6000模拟干旱水培试验和田间盆栽实验条件下的生长、生理生化响应以及灌浆期和拔节期干湿交替条件下小麦旗叶的光合特性以及水分利用效率,从渗透调节作用和抗氧化保护机制两方面分析了胁迫过程中生理生化指标的变化规律;利用叶绿素荧光技术研究了干旱胁迫过程中叶绿素荧光参数的变化,并对活性氧产生与叶绿素荧光猝灭之间的关系进行了探讨,主要研究结果如下: 1.在渗透胁迫过程中,两个小麦品种的相对水分含量、水势、叶面积、渗透势、饱和渗透势都呈降低的趋势,渗透调节能力、GSH表现为增加的趋势,它们在胁迫过程中没有表现出阶段性反应,不能作为适应.伤害过程的敏感指标;而根系长度、根系面积以及根冠比、脯氨酸、可溶性糖、K+含量、游离氨基酸、SOD、CAT、Vc含量都呈现先增加后降低的趋势,这些指标变化表明小麦在受到干旱时存在适应-伤害的过程,在胁迫初期含量增加是抵御干旱的一种积极反应,随后降低则认为是小麦受到伤害的表现。 2.随着渗透胁迫的加剧,两个小麦品种的超氧阴离子和过氧化氢都呈现增加-降低-增加的趋势,这是由于小麦受到干旱时,首先引起超氧阴离子等活性氧的增加,活性氧诱导酶促清除系统和非酶促系统的启动,使得超氧阴离子含量和过氧化氢又有所降低,随着胁迫的加重,活性氧的产生超过了保护酶系统的清除能力时,活性氧产生又增加。MDA含量的变化与活性氧的变化趋势一致,说明活性氧的产生与膜脂过氧化程度密切相关。 3.在渗透胁迫过程中,两个小麦品种积累渗透调节物质以及抗氧化酶和抗氧化物质的能力和时间都是不一样的。陕253在胁迫18h后可溶性糖分、游离氨基酸、抗坏血酸的积累明显高于长武134,类胡萝卜素、GSH是陕253>长武134;而渗透调节能力、K+含量、SOD、POD、CAT活性都是长武134>陕253;超氧阴离子和H2O2的产生以及MDA含量都是长武134<陕253,在清除活性氧系统中,陕253主要以

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中文摘要

Abstract

第一篇文献综述

第一章植物对干旱胁迫响应的研究进展

1.1 引言

1.2 植物适应干旱胁迫的策略

1.3 叶片对干旱的响应

1.3.1 干旱对气孔的影响

1.3.2 干旱对光合作用的影响

1.3.3 干旱条件下多余光能的清除

1.4 细胞水平上的生化响应—渗透调节作用

1.5 植物对干旱胁迫信号的分子响应

1.5.1 依赖ABA表达调控

1.5.2 不依赖ABA的表达调控

1.5.3 其他的调控机制

1.6 评价植物干旱响应的方法进展

1.6.1 稳定性同位素技术

1.6.2 荧光检测技术

1.7 小结与展望

第二章活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制

2.1 抗氧化酶系统对水分胁迫的响应

2.2 抗氧化物质对水分胁迫的响应

2.3 水分胁迫下ABA积累与活性氧的关系

2.4 水分胁迫下脯氨酸积累与活性氧产生关系

2.5 干旱胁迫下活性氧产生与叶绿素荧光猝灭的关系

第三章水分亏缺下补偿效应机制研究概述

3.1 引言

3.2 作物水分亏缺补偿效应的涵义

3.3 作物产生补偿效应的类型

3.3.1 生长补偿效应

3.3.2 生理生化补偿效应

3.3.3 代谢及产量补偿

3.4 作物产生补偿效应的机制

3.4.1 渗透调节

3.4.2 脱水保护

3.5 作物补偿效应产生的生物学基础及条件

第二篇实验研究

选题的目的、意义及依据

第一章干旱胁迫对小麦生长及水分状况的影响

1.1 材料培养与处理

1.1.1 苗期水培实验

1.1.2 测定项目及方法

1.2 干旱胁迫对小麦生长方面的影响

1.2.1 干旱胁迫对小麦根系长度和根系面积的影响

1.2.2 干旱胁迫对小麦叶面积和根冠比的影响

1.3 -1.0MPaPEG-6000模拟干旱下小麦水势的变化规律

1.3.1 渗透胁迫下叶片相对水分含量的变化

1.3.2 渗透胁迫下水势的变化规律

1.3.3 渗透胁迫下叶绿素的变化规律

1.4 讨论

第二章水分胁迫对小麦幼苗渗透调节的响应机制

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料

2.1.2 测定项目及方法

2.2 结果与分析

2.2.1 PEG-6000模拟干旱对小麦幼苗渗透调节作用的影响

2.2.1.1 -1.0MPaPEG-6000模拟干旱下渗透势的变化规律

2.2.1.2 PEG-6000模拟干旱对小麦幼苗饱和渗透势和渗透调节能力的影响

2.2.2 PEG-6000模拟干旱下渗透调节物质的变化规律

2.2.2.1 在-1.0MPaPEG模拟干旱下脯氨酸含量的变化

2.2.2.2 PEG-6000胁迫下可溶性糖分的变化规律

2.2.2.3 PEG-6000胁迫下可溶性蛋白质的变化规律

2.2.2.4 PEG-6000胁迫下游离氨基酸的影响

2.2.2.5 PEG-6000胁迫下K~+的变化规律

2.2.2.6 PEG-6000胁迫下不同渗透调节物质对渗透调节作用的贡献

2.2.3 讨论

第三章小麦幼苗抗氧化防御系统对渗透胁迫的响应

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 测定项目及方法

3.2 PEG-6000模拟干旱下抗氧化防御系统的变化

3.2.1 PEG-6000渗透胁迫下小麦叶片抗氧化酶活性的变化

3.2.2 不同渗透胁迫时间复水下小麦叶片抗氧化酶活性的变化

3.2.3 不同胁迫程度对小麦叶片中抗氧化物质含量的影响

3.2.4 不同渗透胁迫时间复水下小麦叶片抗氧化物质含量的变化

3.2.5 讨论

3.3 PEG-6000模拟干旱下活性氧自由基产生的变化规律

3.3.1 渗透胁迫过程中超氧阴离子含量的变化

3.3.2 渗透胁迫过程中过氧化氢含量的变化

3.3.3 渗透胁迫过程中丙二醛(MDA)含量的变化

3.5 渗透胁迫下SOD同功酶的响应变化

3.5.1 同功酶的分离和活性染色

3.5.2 渗透胁迫过程中SOD同功酶的电泳图谱变化

3.5.3 讨论

第四章渗透胁迫下活性氧产生与叶绿素荧光猝灭关系的研究

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 测定项目及方法

4.2 渗透胁迫下叶绿素荧光参数的变化

4.2.1 不同胁迫时间对小麦叶片Fv／Fm和Fv／Fo值的影响

4.2.2 不同胁迫时间对小麦叶片qP和qNP值的影响

4.2.3 不同胁迫时间对小麦叶片ETR和ΦPSⅡ值的影响

4.3 活性氧产生与荧光猝灭之间的关系

4.3.1 超氧阴离子和H_2O_2含量与叶绿素荧光非光化学猝灭系数的关系

4.3.2 超氧阴离子和H_2O_2含量与叶绿素荧光光化学猝灭系数的关系

4.3.3 讨论

4.3.4 小结

第五章变水条件对冬小麦光合特性及水分利用效率的影响

5.1 试验材料及方法

5.2 变水条件对冬小麦光合特性的影响

5.2.1 不同水分处理对小麦旗叶Fo、Fv和Fm的影响

5.2.2 不同水分处理对小麦旗叶Fv／Fo和Fv／Fm的影响

5.2.3 不同水分处理对小麦旗叶qP、qNP及ETR的影响

5.3 不同水分条件对小麦产量及水分利用效率的影响

5.3.1 不同水分条件的籽粒产量和生物量

5.3.2 变水条件对小麦水分利用效率的影响

5.4 结论与讨论

第六章总结与结论

参考文献

致谢

作者简介

附件

发布时间: 2007-04-06

参考文献

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小麦对水分亏缺的阶段性反应及其机制研究

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