野生大豆抗盐机制的研究

发布时间：2019-02-15 12:24

【摘要】：栽培大豆作为主要的经济作物和油料作物,面临着遗传基础越来越窄、抗性越来越差等问题,致使在栽培大豆抗性品种的选育方面很难取得突破性的进展。因此合理的开发和利用我国丰富的野生大豆资源,可以有效地拓宽栽培大豆的遗传基础,加快推进栽培大豆新品种的培育进程。因此,本实验以广泛栽培的山东栽培大豆(Glycine max(L.)Merr.山宁11号)和抗盐性较强的东营野生大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.ZYD 03262)为实验材料,通过对比研究两种大豆植株及离体叶片对Na Cl处理的不同响应,从离子分布、光合作用、抗氧化酶活性、光能利用效率等角度,对东营野生大豆的耐盐机制进行了初步探讨,以期为利用东营野生大豆资源选育栽培大豆抗盐新品种提供理论依据。主要结果如下:(1)经过不同浓度Na Cl处理15天后,两种大豆植株生长均受到明显抑制,并且叶片的叶绿素含量(Chl a+b)、光合速率(PN)、气孔导度(gs)、表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)都明显降低,然而Na Cl处理对栽培大豆的抑制作用显著大于野生大豆;由于两种大豆叶片光合碳同化过程受阻,造成ATP和NADPH的过度积累,导致叶片的实际光化学效率(ΦPSII)的降低及光系统II(PSII)电子传递的受阻,栽培大豆的PSII电子传递量子产额(φPo)、捕获的激子将电子传递到QA以后的效率(ψEo)、光化学性能指数(PIabs)、电子从还原侧电子受体传递到PSI电子受体的概率(δRo)和单位面积内反应中心的数目(RC/CSo)都随着处理浓度的增加不断降低,而野生大豆的φPo、ψEo、δRo、PIabs、RC/CSo则基本没有变化。光合电子传递受到抑制,会产生过量的活性氧(ROS),然而野生大豆叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性在经过不同浓度Na Cl处理后显著增加,而栽培大豆在经过Na Cl处理后叶片中SOD的活性增加,APX、CAT活性下降,这说明野生大豆能够通过提高抗氧化酶活性来有效的清除因过剩激发能增多而产生的活性氧,保护光合机构。(2)Na Cl处理对野生大豆叶片的相对含水量(RWC)没有显著影响,却显著降低了栽培大豆叶片的RWC,这说明Na Cl处理对野生大豆并没有造成渗透胁迫。这主要归因于野生大豆根部对于Na+的积累及K+的选择性吸收,保持了较低的Na+/K+,有效维持了细胞的渗透势,保持植株对水分的吸收,缓解了渗透胁迫对植株生长的影响,这是野生大豆耐盐的重要机制之一。非损伤微测技术(NMT)的测定结果表明,经过Na Cl处理后,栽培大豆根部的Na+外排现象比野生大豆更明显,但是野生大豆叶片中Na+外排更为显著。(3)虽然野生大豆植株能够抵抗由于Na Cl处理引起的渗透胁迫,维持正常的叶片RWC,但是通过两种大豆离体叶片在脱水过程中RWC与叶片光化学效率等指标(Fv/Fm、ΦPSII、WI、PRI)的相关性分析表明,野生大豆叶片的光合机构对于渗透胁迫的抵抗能力并不如栽培大豆。虽然东营野生大豆在盐胁迫下能够维持较高的光能利用效率和光合速率,但是这种抗盐能力是由于叶片光合机构本身具有较强的抗盐性,还是由于植株的根、茎部具有较强的离子选择性有关。因此为了排除根和茎中相关离子选择和转运机制的影响,我们用不同浓度的Na Cl溶液直接处理两种大豆的离体叶片。结果显示,随着Na Cl处理浓度的增加,野生大豆离体叶片Fv/Fm、ΦPSII、q P、PIabs、RC/CSo、φPo和RC/ABS的下降程度都要显著大于栽培大豆,也就是说Na Cl处理对于野生大豆离体叶片光合机构的伤害比对栽培大豆的伤害更严重。同时,野生大豆离体叶片中Na+含量高于栽培大豆离体叶片中的Na+含量。(4)通过分析整株实验和离体实验中叶片中Na+含量和叶片光合速率和光化学效率等指标(PN、chl a+b、gs、CE、ФPSII、q P、PIabs、RC/CSo、φPo和RC/ABS)的关系,结果显示野生大豆叶片的光合性能对叶片中Na+含量更为敏感,也就是说,野生大豆的光合机构并不比栽培大豆的光合机构抗盐,然而野生大豆植株能够通过某种机制维持叶片中较低的Na+含量来避免或减轻Na+对光合机构的伤害,维持较强的光合能力,这是野生大豆抗盐的又一重要机制。(5)通过嫁接苗中两种大豆叶片光合机构对Na Cl处理的不同响应可以看出,Na Cl处理使嫁接苗中两种大豆叶片的PN和gs均发生显著下降,但是野生大豆叶片的Ci在100 m M Na Cl处理后显著上升,而栽培大豆叶片的Ci随着处理浓度的增加而不断降低。与此同时,嫁接苗中栽培大豆叶片的CE没有明显变化,而野生大豆叶片的CE则显著降低。嫁接苗中两种大豆叶片的PN的下降,使光合电子传递过程受到了抑制。在经过Na Cl处理后,野生大豆叶片的OJIP曲线的形状在100 m M Na Cl处理下变化最为严重,野生大豆叶片放氧复合体受到伤害,PSII的连接性受到抑制,光合电子传递链末端电子受体库的下降及P700和PC再还原速率的降低。因此可以说野生大豆根对于Na+的积累有助于减少叶片中Na+的含量,维持其较高的光合性能。综上所述,与栽培大豆相比,野生大豆可以通过根部积累Na+,选择性地吸收K+,降低了叶片中Na+含量从而维持较低的Na+/K+,提高抗氧化酶活性等方式,来减轻盐胁迫所造成的离子毒害和渗透胁迫,维持较高的光合能力,保证其在盐渍条件下的正常生长。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S565.1

【共引文献】