弱光导致玉米空杆的生理机制研究

发布时间：2017-12-10 00:27

  本文关键词：弱光导致玉米空杆的生理机制研究

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【摘要】：本研究的试验材料是从同一个玉米高世代材料中分离出来的稳定品系A和B,它们是一对对弱光敏感性差异较大的遗传背景相似的稀有种质材料,在弱光下,不耐阴系A雌穗生长受阻,易产生严重空秆现象,耐阴系B则雌穗发育正常。这两个材料在研究玉米受弱光环境产生空秆的生理机制及分子遗传方面具有非常重要的价值。本文主要从植株形态特征、主要农艺性状、光合叶绿素荧光特性、叶绿素生物合成、碳氮代谢及相关酶活性和酯酶同工酶方面对二者进行了较为详实的研究,主要结果如下:1.弱光处理后,不耐阴系A和耐阴系B雌穗吐丝期、花粉活力、花粉萌发率、花粉萌发速率、雄穗鲜重与干重、雌穗发育均受到不同程度阻碍,且A受弱光胁迫的程度大于B(雄穗鲜重与干重除外);弱光降低了 A的雄穗长度和雄穗小花数,增加了雄穗分枝数,B则表现趋势相反。2.遮荫处理10 d、15 d和25d,自然光照和弱光处理下A的Pn均要显著低于B,A的Ci各时期均高于B,结合Gs变化规律研究表明,不同光照环境下非气孔限制因素是A净光合速率低的原因之一,同时B的气孔受弱光胁迫影响小于A。不同耐阴材料叶绿素荧光参数变化研究表明,不管是在自然光照还是弱光条件下B叶片Fv/Fm、Y(Ⅱ)、ETR和qP都比A高;弱光处理后,A叶片的Fv/Fm在遮荫处理10 d降低,B叶片的Fv/Fm则一直比自然光照条件下高,A叶片的qP下降幅度大于B,且B具有较为稳定的qN值。3.自然光照条件和弱光处理条件下,耐阴系B的α、rETRmax、Ik分别是不耐阴系A 的 1.03～1.21、1.04～1.46、1.00～1.43 倍和 1.05～1.24、1.07～1.26、1.14～1.56 倍,说明B可以承受弱光的能力大于A,并且具有较高的光能利用率;弱光处理降低A的Ik值0.01%～30.7%,对B的Ik作用除了后期(25 d)降低外,其他时期均起促进作用,较自然光照条件增加0.06%～6.50%。4.遮荫处理10 d和15 d不耐阴系A在弱光胁迫下叶绿素生物合成受阻部位是在ALA的生成途径,导致后面一系列前体物质含量的降低;耐阴系B的叶绿素含量降低是由于叶绿素前体物Pchlide向叶绿素生成和PBG向Urogen Ⅲ转化两个部位受阻所致。遮荫处理20 d时A叶绿素含量降低是由于叶绿素生物合成前体ALA向PBG和UrogenⅢ向Proto Ⅸ两个部位转化过程受阻所导致,B的受阻部位在谷氨酸生成ALA和UrogenⅢ生成Proto Ⅸ。遮荫处理25 d时,A和B的叶绿素生物合成受阻位点一致,即从ALA向PBG的转化受抑制,且A受抑制的程度大于B。5.耐阴系B的可溶性糖、蔗糖和可溶性蛋白含量在自然光照条件和弱光条件下均高于不耐阴系A,且A在弱光下降低的幅度大于B。B的淀粉含量在弱光条件下比A高,自然光照条件下却比A低,A的淀粉含量经遮荫处理降低48.0%～70.7%,B降低13.2%～41.4%。A和B的RuBPCase活性遮荫处理后,均较对照条件降低,A降低幅度大于B。A和B的PEPCase活性在短期内都有一个诱导激活的过程,B的PEPCase活性在弱光处理后一直表现为较遮荫处理前上升的趋势,并且PEPCase活性比A高,A的PEPCase活性在短期诱导激活之后就一直呈下降趋势。6.为探明不同耐阴材料在酯酶同工酶酶活性上的差异,分别比较了 A和B在不同光照条件下酯酶同工酶酶谱变化,结果表明:自然光照条件下,A的EST酶活性高于B,说明自然条件下A不易产生空秆的原因可能与高活性的EST有关,高活性EST可以促使酯酶代谢途径大量分解糖类为生命活动提供所需能量。遮荫处理条件下,A在雌穗的生长旺盛时期(遮荫10 d和15 d)EST活性同样高于B,说明酯酶代谢途径可能产生了新的抑制雌穗生长物质。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S513

【参考文献】

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本文编号：1272449