平欧杂种榛抗盐碱生理机制研究及其耐盐性评价

发布时间：2017-04-29 05:07

  本文关键词：平欧杂种榛抗盐碱生理机制研究及其耐盐性评价，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国盐碱地面积较大,盐碱胁迫是限制农业生产的重要非生物胁迫因素之一。平欧杂种榛(Corylus heterophylla Fisch.×Corylus avellana L.)是目前我国广泛推广栽培的榛树品种,我国榛子栽培面积最广的东北、华北和西北地区均分布着不同程度的盐碱地类型,开展平欧杂种榛耐盐性评价和抗盐碱机理的研究对于推进榛子产业栽培发展具有重要的意义。本研究首先以‘辽榛3号’平欧杂种榛为试材,采用盆栽模拟盐碱胁迫的方法,设置中性盐Na Cl、碱性盐Na2CO3及混合盐碱(Na Cl:Na2CO3=1:1)3种胁迫处理,测定其在不同类型不同浓度的盐碱胁迫下各项指标的变化,同时利用水培加盐胁迫方法研究了平欧杂种榛幼苗的盐胁迫反应,系统阐明了‘辽榛3号’平欧杂种榛的抗盐碱生理机制;分别利用单项指标和3种综合评价方法对18个平欧杂种榛和1个平榛品种(系)的耐盐性进行了系统的分析。主要研究结果如下:1.在250 mmol·L-1Na Cl胁迫42 d后‘辽榛3号’平欧杂种榛伤害等级达到4级;高浓度Na2CO3胁迫42 d后,为1级或2级伤害;盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛株高、新梢长度、叶片数、生物量抑制作用明显,低浓度胁迫下地径有所增加,各处理根冠比显著增加;‘辽榛3号’平欧杂种榛茎表皮层厚度、木质部厚度、叶片栅栏组织厚度随盐碱胁迫浓度的增加表现先升后降的变化规律;据盐胁迫伤害症状可知其受害程度为:Na Cl胁迫混合盐碱胁迫Na2CO3胁迫。2.随盐碱胁迫浓度的增加,丙二醛含量逐渐上升,可溶性蛋白、可溶性糖含量表现先升后降的变化趋势,脯氨酸显著增加;‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片ABA含量显著增加,且低浓度Na2CO3胁迫下ABA积累更快,(GA+IAA+ZR)/ABA比值显著降低,相关分析表明该比值与株高、新梢长度、新梢叶片数存在显著正相关关系,而与根冠比呈显著负相关;碱性盐Na2CO3胁迫下,‘辽榛3号’平欧杂种榛根系琥珀酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸和丙酸均表现不同程度的积累;中性盐Na Cl胁迫下,随浓度的增加根系琥珀酸、柠檬酸和丙酸含量表现先降后升的趋势,而酒石酸和苹果酸持续降低;混合盐碱胁迫下根系有机酸也有一定的积累。总有机酸积累情况为Na2CO3胁迫混合盐碱胁迫Na Cl胁迫。根系积累有机酸是平欧杂种榛‘辽榛3号’对碱胁迫的一种生理响应。3.中性盐Na Cl胁迫下叶绿素含量显著下降,光合指标Pn、Gs、Tr、WUE、Ls、CUE及LUE随胁迫浓度的增加逐渐降低,叶片光合能力显著下降。Na2CO3胁迫下,叶绿素含量升高,且随着Na2CO3胁迫浓度的增加,Ci先升后降,其它各项光合指标呈现先降后升再下降的变化趋势,碱性盐胁迫下光合能力受影响程度小于其它2种胁迫。4.Na Cl和混合盐碱胁迫下,‘辽榛3号’平欧杂种榛根、茎、叶中Na+、Cl-含量随浓度的增加而显著增加;Na2CO3胁迫下,Na+含量在根中积累明显,茎、叶中Na+含量远远小于中性盐胁迫,对Cl-含量无显著影响;根中K+的含量随3种盐碱胁迫浓度的增加逐渐降低,Na2CO3胁迫下茎、叶中K+含量无明显变化;Na Cl和混合盐碱胁迫下,根、茎、叶中的K+/Na+比值均显著降低,而低浓度的Na2CO3胁迫下,平欧杂种榛茎、叶中保持了较高的K+/Na+;Na2CO3胁迫下根、茎、叶中Zn、B、Ca含量表现不同程度的减少。3种胁迫条件下矿质离子在积累、平衡和运输方面存在明显的差异。5.随着Na Cl浓度的增加,‘辽榛3号’平欧杂种榛枝条EIS参数r、r1、ri和re表现先降后升再下降的变化趋势,Na2CO3胁迫下上述参数呈持续上升的变化规律,混合盐碱胁迫下r1、re随盐浓度增加持续降低。相关分析表明5种阳离子总量与r1、re、τ、Ψ4个参数间存在极显著的负相关关系。利用电阻抗图谱法能有效的反映平欧杂种榛的耐盐碱水平,‘辽榛3号’平欧杂种榛对中性盐Na Cl的忍耐极限浓度在100~150 mmol·L-1之间,对Na2CO3的忍耐极限为200 mmol·L-1,耐混合盐碱能力介于二者之间。6.采用水培加盐处理方式研究Na Cl胁迫下平欧杂种榛‘辽榛3号’幼苗的生长生理响应。结果表明,随着胁迫浓度的增加,盐胁迫症状逐渐加剧,根长及生物量逐渐降低;Pn、Gs、Tr、Ls、WUE等光合指标显著下降,呼吸强度显著降低;叶片相对电导率和Ci随胁迫浓度的增加逐渐上升;叶片叶绿体超微结构变化明显,叶绿体膨胀变形,基粒、基质片层结构模糊,类囊体解体。7.盐胁迫后,18个平欧杂种榛和1个平榛品种(系)的株高相对生长量、生物量受到不同程度的抑制,根冠比明显增加;叶片相对电导率、丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白及可溶性糖含量显著增加;叶绿素含量呈下降趋势;光合相关指标Pn、Gs、Tr、Ls、WUE均表现不同程度的降低趋势;盐胁迫下的茎表皮层厚度、叶片栅栏组织与海绵组织比有所上升。比较盐胁迫下各项生长、生理指标的变化,选择株高、根冠比、叶绿素含量、相对电导率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、茎表皮层厚度、叶片栅栏组织/海绵组织、MDA、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量14个与其耐盐性关系密切的指标,分别对14个单项指标的耐盐系数进行隶属函数标准化处理,利用隶属平均值法、主成分分析筛选综合指标评价法、系统聚类分析法对18个平欧杂种榛和1个平榛品种(系)进行综合评价,最终筛选出6个耐盐性强的品种B-21、83-33、84-545、辽榛4号、84-237、81-21,3个耐盐性差的品种辽榛1号、玉坠、辽榛7号,为盐碱地榛树引种提供了一定的依据。
【关键词】：平欧杂种榛 盐碱胁迫 生理指标 解剖显微结构 耐盐性评价
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S664.4
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-19
• 第一章 绪论19-31
• 1.1 引言19-28
• 1.1.1 研究背景19-21
• 1.1.2 国内外植物抗盐碱生理机制研究现状21-26
• 1.1.3 植物耐盐碱基因工程的研究进展26-28
• 1.1.4 发展趋势28
• 1.2 研究目的和意义28-29
• 1.3 主要研究内容和研究技术路线29-31
• 1.3.1 主要研究内容29-30
• 1.3.2 研究技术路线30-31
• 第二章 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛生长及形态解剖结构的影响31-52
• 2.1 材料与方法31-34
• 2.1.1 试验材料与设计31-32
• 2.1.2 测定项目及方法32-34
• 2.1.3 数据处理34
• 2.2 结果与分析34-49
• 2.2.1 处理后基质的理论含盐量及p H值34-35
• 2.2.2 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛盐碱胁迫危害调查结果35-37
• 2.2.3 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛生长的影响37-43
• 2.2.4 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛茎显微结构的影响43-45
• 2.2.5 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片显微结构的影响45-47
• 2.2.6 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片气孔的影响47-49
• 2.3 讨论49-51
• 2.3.1 中性盐和碱性盐胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛生长、生物量对比分析49-50
• 2.3.2 ‘辽榛3号’平欧杂种榛茎、叶解剖结构与抗盐碱能力的关系50-51
• 2.4 小结51-52
• 第三章 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛相关生理指标的影响52-76
• 3.1 材料与方法52-56
• 3.1.1 试验材料与设计52
• 3.1.2 测定项目及方法52-55
• 3.1.3 数据统计与分析55-56
• 3.2 结果与分析56-70
• 3.2.1 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛丙二醛含量的影响56-57
• 3.2.2 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片中渗透调节物质含量的影响57-58
• 3.2.3 盐碱胁迫对’辽榛3号’平欧杂种榛根、叶中有机酸含量的影响58-63
• 3.2.4 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片中内源激素含量的影响63-65
• 3.2.5 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片中激素与生长指标的相关性分析65-67
• 3.2.6 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片叶绿素含量的影响67-68
• 3.2.7 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛光合生理指标的影响68-70
• 3.3 讨论70-73
• 3.3.1 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛有机酸积累特征分析70-71
• 3.3.2 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片的ABA的积累特征71-72
• 3.3.3 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛内源激素平衡特点及其与生长的关系72
• 3.3.4 NaCl和Na_2CO_3胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片叶绿素变化的差异72-73
• 3.3.5 NaCl和Na_2CO_3胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片光合响应的差异73
• 3.4 小结73-76
• 第四章 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛离子平衡及电阻抗图谱参数的影响76-95
• 4.1 材料与方法76-78
• 4.1.1 试验材料与设计76
• 4.1.2 测定项目及方法76-78
• 4.1.3 统计分析78
• 4.2 结果与分析78-90
• 4.2.1 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛根、茎、叶K~+、Na~+含量及K~+/Na~+的影响78-81
• 4.2.2 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛根、茎、叶中Zn、Ca、B三种元素含量的影响81-83
• 4.2.3 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛根、茎、叶中Cl~-含量的影响83-84
• 4.2.4 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛叶片相对电导率的影响84-85
• 4.2.5 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛枝条的高、低频电阻率的变化85-86
• 4.2.6 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛枝条的胞外、胞内电阻的变化86-87
• 4.2.7 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛枝条的弛豫时间及弛豫时间分布系数的变化87-88
• 4.2.8 盐碱胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛枝条中5种离子总量的影响88-89
• 4.2.9 盐碱胁迫下电阻抗图谱参数与5种阳离子总量的相关性分析89-90
• 4.3 讨论90-94
• 4.3.1 盐碱胁迫下‘辽榛3号’平欧杂种榛根、茎、叶中离子平衡特征分析90-91
• 4.3.2 NaCl胁迫下电阻抗图谱参数的变化及其与抗盐碱能力的关系91-92
• 4.3.3 Na_2CO_3及混合盐碱胁迫下电阻抗图谱参数的变化及其与抗盐碱能力的关系92-93
• 4.3.4 平欧杂种榛枝条中电阻抗图谱参数与矿质元素离子含量的关系93-94
• 4.4 小结94-95
• 第五章 盐胁迫对‘辽榛3号’平欧杂种榛水培幼苗的影响95-105
• 5.1 材料与方法95-96
• 5.1.1 试验材料与设计95
• 5.1.2 测定项目及方法95-96
• 5.2 结果与分析96-104
• 5.2.1. 不同浓度盐胁迫下水培榛苗形态及盐胁迫危害调查96-97
• 5.2.2 不同浓度盐胁迫对水培榛苗根系生长的影响97-98
• 5.2.3 不同浓度盐胁迫对水培榛苗生物量及根冠比的影响98-99
• 5.2.4 不同浓度盐胁迫对水培榛苗叶片叶绿素含量的影响99
• 5.2.5 不同浓度盐胁迫对水培榛苗叶片相对电导率的影响99-100
• 5.2.6 盐胁迫对水培榛苗叶片叶绿体结构的影响100-102
• 5.2.7 平欧杂种榛盆栽苗与水培苗光合指标的对比102
• 5.2.8 不同浓度盐胁迫对水培榛苗光合指标的影响102-103
• 5.2.9 不同浓度盐胁迫对水培榛苗呼吸强度的影响103-104
• 5.3 讨论104
• 5.4 小结104-105
• 第六章 18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）的耐盐性评价105-136
• 6.1 材料与方法105-107
• 6.1.1 试验材料105
• 6.1.2 试验设计105-106
• 6.1.3 测定项目及方法106-107
• 6.1.4 数据统计与分析107
• 6.2 结果与分析107-132
• 6.2.1 18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）的盐胁迫危害调查结果107-108
• 6.2.2 盐胁迫对不同榛树品种（系）生长的影响108-110
• 6.2.3 盐胁迫对不同榛树品种（系）生物量及根冠比的影响110-111
• 6.2.4 盐胁迫对不同榛树品种（系）叶片膜伤害指标的影响111
• 6.2.5 盐胁迫对不同榛树品种（系）叶片渗透调节物质含量的影响111-112
• 6.2.6 盐胁迫对不同榛树品种（系）叶片光合指标的影响112-115
• 6.2.7 盐胁迫对不同榛树品种（系）茎解剖结构的影响115-117
• 6.2.8 盐胁迫对不同榛树品种（系）叶片解剖结构的影响117-119
• 6.2.9 盐胁迫下不同榛树品种（系）叶片气孔的变化119-120
• 6.2.10 18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）叶片气孔形态的比较120-121
• 6.2.11 各单项指标的耐盐系数121-125
• 6.2.12 各单项指标耐盐系数的相关关系分析125
• 6.2.13 18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）模糊隶属函数法耐盐性评价125-127
• 6.2.14 利用主成分分析筛选综合指标评价18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）耐盐性127-131
• 6.2.15 18个平欧杂种榛和1个平榛品种（系）耐盐性聚类分析131-132
• 6.3 讨论132-134
• 6.3.1 单一指标评价耐盐性的局限性132
• 6.3.2 各项指标综合评价榛树耐盐性的必要性132-133
• 6.3.3 榛树不同耐盐性评价体系的对比分析133-134
• 6.4 小结134-136
• 第七章 结论与展望136-139
• 7.1 结论136-138
• 7.2 展望138-139
• 参考文献139-151
• 附录151-152
• 在读期间的学术研究152-153
• 致谢153

【参考文献】

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1 黄海燕;刘帅帅;王生荣;王瑜;袁庆华;;中间冰草种质材料苗期耐盐性研究[J];作物杂志;2015年01期

  本文关键词：平欧杂种榛抗盐碱生理机制研究及其耐盐性评价，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：334242