旱稻抗旱解剖结构及其生理特性的研究

论文摘要

为了研究旱稻品种的抗旱特性，选用旱稻品种、抗旱性强水稻品种和抗旱性弱水稻品种为材料，试验于2006～2007年在吉林农业大学试验田进行，在旱作条件下，对三种抗旱性不同的品种进行了解剖结构、光合生理特性、抗氧化系统及渗透调节等方面进行研究。综合研究了旱稻品种抗旱的特性，为进一步利用旱稻抗旱资源和发展旱稻生产提供一定理论基础。主要结果如下：1．旱作条件下，旱稻品种产量最高，平均为5458kg·hm-2；而抗旱性强水稻品种产量次之，平均为4400kg·hm-2；抗旱性弱水稻品种产量最低，平均为3355kg·hm-2。2．开花-灌浆期旱稻品种根后生木质部导管的个数多，导管、中柱面积大，通气组织不发达，而水稻品种通气组织发达；旱稻品种叶片主脉维管束导管数量少，小维管束导管数量较多，总的叶中脉内所含维管束数量及束内导管直径大于水稻品种；旱稻品种与水稻品种的气腔数量相差不大，但旱稻品种气腔面积小，角质层的厚度增大明显；旱稻品种叶片气孔的长度和宽度大，气孔的密度小。这有利于旱稻品种叶片进行气体交换，增加体内水分的运输，减少蒸腾失水，增强抗旱性。3．旱稻品种在不同生育期叶片净光合速率、气孔导度和叶绿素含量均比水稻品种高，净光合速率与气孔导度呈显著正相关变化，与蒸腾速率和胞间CO2浓度呈负相关变化，与水分利用效率呈极显著正相关。表现为净光合速率较高时胞间CO2浓度却较低，而气孔导度并不低，说明旱稻品种同化CO2的能力更强，同时也说明，旱稻品种叶片净光合速率的提高，存在非气孔因素限制。净光合速率、表观叶肉导度与产量呈显著正相关，成熟期相关系数最大(r=0.8965**，r=0.9962**)。在开花期、成熟期蒸腾速率与产量呈显著负相关(r=-0.6637*，r=-0.8284**)，水分利用效率与产量呈显极著正相关(r=0.8904**，r=0.8986**)，说明旱作条件下开花期、成熟期是产量形成的重要时期。在旱作条件下，旱稻减少水分蒸腾，提高水分利用效率高，维持较高的光合生产能力，这是其适应干旱环境维持高产的生理基础。开花-灌浆期旱稻、水稻品种叶片净光合速率与气孔导度的日变化基本一致，净光合速率峰值出现在上午10∶00左右，12∶00时下降，下午14∶00略有回升后持续下降，呈现日下降变化，有光合“午休”现象；蒸腾速率呈单峰曲线，峰值出现在中午12∶00，主要是水分亏缺引起的气孔因素和非气孔因素的影响导致。旱稻品种光合“午休”程度较轻，维持较高的净光合速率。4．与水稻相比，在各个生育期旱稻品种均表现为叶片内丙二醛含量、细胞膜透性较低，超氧化物酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性和过氧化物酶（POD）活性高；旱稻、水稻品种从苗期到成熟期，SOD活性变化呈先升高，再下降的趋势，CAT活性和POD活性变化趋势与SOD基本一致。在过氧化物酶同工酶电泳图谱中，在生育后期，旱稻品种出现小分子量的POD同工酶谱带。旱稻品种中较高的抗氧化酶活性及高含量的小分子POD同工酶，可以减缓叶片衰老的速度，从而维持高水平的光合作用。5．旱稻品种叶片内可溶性蛋白含量高于水稻品种，旱稻品种可以通过合成可溶性蛋白维持正常代谢活动，适应干旱胁迫，旱稻品种在电泳图谱出现许多小分子的蛋白质谱带，小分子的蛋白质可以调节细胞的渗透性吸水，提高抗旱性；旱稻品种硝酸还原酶活性高于水稻品种，在苗期硝酸还原酶活性最高，但随着生育进程，硝酸还原酶活性下降幅度大，苗期、灌浆期叶片硝酸还原酶活性与可溶性蛋含量呈显著正相关（r=0.6409*，r=0.5817*）。6．旱稻品种在整个生育时期均表现脯氨酸含量高，这有利于提高旱稻品种的抗旱性，其含量的大小也反映了不同品种抗旱性的差异。旱稻品种苗期到灌浆期叶片内可溶性糖含量均高于水稻品种，成熟期低于水稻品种，可能在生育前期可溶性糖参与渗透调节。旱稻品种在旱作条件下，生育前期通过合成适量的脱落酸来适应干旱的胁迫，少量的脱落酸调节气孔开关，诱导大量渗透调节物质合成，提高植物抗旱能力，而成熟期旱稻体内脱落酸含量少，减缓衰老。抗旱性弱的水稻品种生育前期体内合成的脱落酸量少，抗旱性差，而成熟期体内脱落酸含量高，加快叶片衰老。通过对不同品种解剖结构以及生理生化指标和产量的相关分析，说明旱稻品种角质层厚度大，光合速率高，蒸腾作用弱，水分利用效率高，具有较高的光合生产能力。此外抗旱性强的水稻品种也适合旱作，可以作为旱稻品种选育的种质资源。叶片净光合速率、硝酸还原酶活性、抗氧化酶活性、POD同工酶、抗旱蛋白、ABA含量和脯氨酸含量可作为筛选抗旱高产旱稻品种的生理生化指标。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 旱稻的研究概况
• 1.2 叶片、根解剖结构与植物的抗旱性
• 1.3 光合生理特性与植物的抗旱性
• 1.4 叶片硝酸还原酶活性与植物的抗旱性
• 1.5 渗透调节物质与植物的抗旱性
• 1.6 抗氧化酶与植物的抗旱性
• 1.7 立题依据及意义
• 第二章 旱作条件下旱稻、水稻抗旱解剖结构的比较
• 2.1 材料与方法
• 2.2 开花-灌浆期旱作条件下旱稻、水稻品种根的解剖结构
• 2.3 开花-灌浆期旱作条件下旱稻、水稻品种叶的解剖结构
• 2.4 开花-灌浆期旱作条件下旱稻、水稻品种的气孔大小与密度
• 2.5 讨论
• 2.6 小结
• 第三章 旱稻、水稻品种光合生理特性的比较
• 3.1 材料与方法
• 2浓度、表观叶肉导度的研究'>3.2 旱稻、水稻品种不同生育时期叶片光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率、胞间CO₂浓度、表观叶肉导度的研究
• 2浓度、水分利用效率的日变化'>3.3 旱稻、水稻品种开花-灌浆期剑叶光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、水分利用效率的日变化
• 3.4 旱稻、水稻品种叶绿素含量的变化
• 3.5 旱作条件旱稻、水稻品种光合及相关因子与产量的关系
• 3.6 讨论
• 3.7 小结
• 第四章 旱稻、水稻品种硝酸还原酶活性和可溶性蛋白质含量的比较
• 4.1 材料与方法
• 4.2 硝酸还原酶活性和可溶性蛋白质含量的变化
• 4.3 硝酸还原酶活性、可溶性蛋白质含量与产量的关系
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 第五章 旱稻、水稻品种抗旱生理特性的比较
• 5.1 材料与方法
• 5.2 旱稻、水稻品种不同生育时期膜脂过氧化作用的比较
• 5.3 不同品种不同生育时期抗氧化酶活性测定
• 5.4 不同品种不同生育时期渗透调节物质的变化
• 5.5 不同品种不同生育时期脱落酸（ABA）含量的变化
• 5.6 旱作条件旱稻、水稻品种抗旱特性与产量的关系
• 5.7 讨论
• 5.8 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简介