盐胁迫下4个基因型水稻耐盐生理效应分析

发布时间：2020-11-21 11:30

　　 本研究以耐盐型水稻种质‘FL478’、‘JX99’、‘Pokkali’和盐敏感型‘IR29’为材料,设置6个土壤含盐量(0 g·kg~(-1)、1 g·kg~(-1)、2 g·kg~(-1)、3 g·kg~(-1)、4 g·kg~(-1)、5 g·kg~(-1)),在防雨大棚下进行盆栽试验,从4种基因型水稻的生长发育效应、糖代谢积累调节、生理生化响应、K~+、Na~+离子吸收与分配以及光合生理特性方面进行测试分析,探究盐胁迫下4个基因型水稻的耐受机制,揭示盐胁迫下耐盐型水稻耐盐生理效应,进一步明确水稻的耐盐机理,为水稻耐盐基因的发掘和耐盐新品种的选育提供理论依据。通过测定,研究结论如下:生长发育方面:盐胁迫抑制水稻的生长发育,表现为株高变矮,生物量显著降低,分蘖数减少,叶面积较小,叶片枯萎等,其抑制作用随土壤含盐量的增加而增强。糖代谢调节方面:1)低盐胁迫可激发SPS与SS活性增强,分别促进蔗糖、可溶性糖的积累,缓解细胞渗透压力,维持正常生命活动,提高植株的抗逆性,而高盐胁迫下SS、SPS活性降低,叶片中蔗糖合成与积累降低,表现为植株生长发育受抑制作用更明显。2)盐胁迫下盐敏感型‘IR29’植株积累的蔗糖和可溶性糖较耐盐种质‘JX99’、‘Pokkali’的多,但其植株生长发育受到的抑制作用更为明显,推论可能由于‘IR29’植株合成积累的蔗糖和可溶性糖大量用于缓解细胞渗透压参与抗逆生理恢复,而供给植株生长发育糖份不足,造成生长发育受到抑制。生理生化响应机制方面:1)盐胁迫抑制了耐盐型水稻叶绿素的合成与积累,但其叶绿素含量显著高于盐敏感型。2)盐胁迫增加,耐盐型水稻丙二醛积累量显著低于盐敏感型,且细胞膜透性显著低于盐敏感型,反映耐盐型水稻叶片细胞膜损伤较小。3)盐胁迫下4个水稻的叶片和叶鞘的相对含水量均降低,而叶片和叶鞘水分临界饱和亏均呈上升趋势,其中盐敏感型‘IR29’的临界饱和亏的增幅较大,耐盐型种质相对含水量降幅小。4)盐胁迫下4个水稻叶片的脯氨酸含量、P5CS、δ-OAT和SOD活性随盐胁迫浓度增加均逐渐增加,耐盐型和盐敏感型水稻分别在3 g·kg~(-1)、2 g·kg~(-1)的土壤含盐量达到峰值,而耐盐型水稻植株的脯氨酸含量、P5CS、δ-OAT和SOD活性显著高于盐敏感型。5)盐胁迫下耐盐水稻可溶性糖、脯氨酸和P5CS间呈极显著正的简单相关和偏相关性,表明耐盐型水稻通过合成可溶性糖、游离脯氨酸缓以及抗逆酶调节来解渗透胁迫,表现出生理性耐盐。6)盐胁迫下,植株脯氨酸合成酶P5CS和δ-OAT均被激活,脯氨酸合成的两个途径(Glu→Pro和Orn→Pro)同时增强合成积累脯氨酸,促使植株游离脯氨酸的快速积累,表现较强的耐盐性。7)应用模糊隶属函数法对水稻的耐盐性进行综合评价,耐盐性大小排序:‘JX99’‘Pokkali’‘FL478’‘IR29’。K~+、Na~+离子吸收及积累规律方面:1)4个基因型水稻植株不同器官Na~+,K~+的积累对盐胁迫的响应存在差异:低盐胁迫(0~3 g·kg~(-1))促进水稻植株各器官积累较多K~+,其中叶片叶鞘根,这与Na~+在各器官的积累效应相反;高盐胁迫(4~5 g·kg~(-1)),水稻植株各器官积累较多Na~+,其中根叶鞘叶片,造成各器官中Na~+/K~+失衡,植株耐盐性降低,受盐害程度加深。2)叶鞘是水稻植株关键的Na~+-K~+调库,通过吸收和分配Na~+来调节根、叶、叶鞘Na~+/K~+平衡以提高水稻耐盐性,盐胁迫下耐盐型水稻叶片和叶鞘的选择运输系数S_K~+、~+_(Na)和叶鞘及根的S_K~+、~+_(Na)显著大于盐敏感型,耐盐型的叶鞘向叶片主动运输K~+同时分配K~+至根系,根系限Na~+能力远远高于盐敏感型,通过增加叶片和根系的K~+含量,限制Na~+对叶片的分配,提高叶片和根系K~+/Na~+,缓解渗透胁迫,提高耐盐性,而盐敏感水稻根系和叶片Na~+积累量较高,保持较高的Na~+/K~+,叶片和根系的细胞膜透性较大,受盐害明显。光合生理调控机制方面:1)1~4 g·kg~(-1)的土壤盐处理间,盐敏感型的净光合速率相对均值显著高于耐盐水稻,通过合成并积累大量的可溶性糖以缓解渗透胁迫,降低盐害;1~3 g·kg~(-1)的土壤盐处理,胞间~(12)CO_2浓度较高,满足水稻的光合生理需求,4~5 g·kg~(-1)的土壤盐处理迫使水稻气孔关闭,Ci/Ca值较低,胞间~(12)CO_2浓度降低,耐盐水稻AMC显著高于盐敏感水稻,保持相对较高的RuBPCase活性,提高了~(13)CO2利用率,而耐盐水稻RuBPCase活性较高,大量的~(13)CO2被耐盐水稻RuBPCase羧化,但只能满足短时期的生命活动需求,维持短暂的生命活动。2)1~3 g·kg~(-1)盐处理,耐盐型蒸腾速率和气孔导度显著低于盐敏感型水稻,耐盐型气孔阻力增大,水气蒸腾降低,叶片蒸汽压亏缺值较高且相对稳定,保水能力增强,维持根系向地上部分营养物质和水分正常供应,但盐敏感水稻‘IR29’叶片蒸腾速率和气孔导度增幅显著,蒸腾拉力造成盐敏感水稻叶片水分过度流失,渗透胁迫加剧;4~5 g·kg~(-1)盐胁迫下,耐盐水稻的叶片蒸腾速率显著低于盐敏感水稻,但水分利用效率和气孔限制值明显升高,种间差异不显著,却显著高于盐敏感型,耐盐型通过降低气孔导度,降低蒸腾速率,以减少水分流失,从而使水稻叶片保持较高的水势,提高了叶片水分利用效率,适应盐胁迫。
【学位单位】：广东海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S511
【部分图文】：

3.1 盐胁迫对不同耐盐性水稻生长的影响3.1.1 盐胁迫下不同耐盐性水稻的生长状况从图1可见，土壤含盐量大于4 g·kg 1NaCl胁迫时，4个水稻种质的外观特性受盐害影响较明显，具体表现：株高均明显变矮，叶面积变小，分蘖均较少，心叶卷曲，叶片发黄，叶缘枯萎，其中以IR29受盐害最严重，FL478受害也较明显，而Pokkali和JX99受盐害较轻。图 1 盐胁迫下不同耐盐性水稻的生长状况Fig. 1 The growth status of different salt-tolerant rice to salinity stress3.1.2 盐胁迫对不同耐盐性水稻种质株高的影响从图2可以看出，随着土壤含盐量的增加，4个水稻种质的株高均呈下降趋势

Fig. 1 The growth status of different salt-tolerant rice to salinity stress3.1.2 盐胁迫对不同耐盐性水稻种质株高的影响从图2可以看出，随着土壤含盐量的增加，4个水稻种质的株高均呈下降趋势，然而在整个盐胁迫水平上，4个水稻种质的株高对盐胁迫的响应有所差异。同一胁迫水平，株高在4个种质间均呈现极显著差异，其中Pokklai的株高差异性较显著，Pokkali的株高于JX99和FL478，而IR29较矮。表明了盐胁迫影响了水稻植株的株高

(Duncan method, P < 0.05).3.1.3 盐胁迫对不同耐盐性水稻种质生物量的影响从图3可以看出，随着土壤含盐量的增加，3个耐盐水稻种质地上部分生物量均呈下降趋势，但盐敏感种质呈先升高后降低的趋势。在整个盐胁迫水平上，4个水稻种质的上部分生物量对盐胁迫的响应存在差异。土壤含盐量在2~5 g·kg 1处理间，盐敏感种质IR29和耐盐种质Pokkali的地上部分生物量逐渐降低，且差异达显著水平（P 0.05），而耐盐种质JX99、FL478的地上部分生物量差异不显著。土壤含盐量在0~1 g·kg 1处理下；3个耐盐种质的地上部分生物量显著高于其他3个水稻种质，土壤含盐量2~4 g·kg 1处理下耐盐水稻Pokkali的地上部分生物量高于IR29、FL478、JX99，但盐敏感水稻IR29与耐盐水稻FL478、JX99间的地上部分生物量差异不显著。表明了盐胁迫抑制了水稻植株的生物量的积累
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本文编号：2892935