赤皮青冈幼苗对干旱胁迫的响应与适应

发布时间：2017-06-26 01:20

  本文关键词：赤皮青冈幼苗对干旱胁迫的响应与适应，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：赤皮青冈(Cyclobalanopsis gilva)是壳斗科(Fagaceae)青冈属的常绿阔叶乔木,木材硬度高、密度大、纹理美观,是兼具观赏、绿化与用材等功能为一体的名贵硬木乡土树种。在赤皮青冈天然分布区域内,频繁的季节性干旱影响了赤皮青冈幼林的更新,再加上人为干扰,赤皮青冈成片天然林变得稀少。针对这一现状,本研究以浙江庆元、湖南洞口和湖南靖州3个地理种源的赤皮青冈土培盆栽一年生实生幼苗为试验材料,采用称重法控制土壤含水量,研究了不同程度的干旱胁迫对赤皮青冈幼苗形态结构、生理生化特性、生长及生物量分配的影响,并对不同种源的抗旱能力进行了综合评价,旨在揭示赤皮青冈幼苗对干旱胁迫的适应能力、适应机理及种源间的差异,建立赤皮青冈幼苗抗旱评价体系为其资源选育和栽培管理提供理论依据。本研究的主要结果如下：(1)赤皮青冈幼苗叶片的解剖结构及叶绿体超微结构对干旱胁迫产生了明显的响应。受干旱胁迫,3个种源赤皮青冈幼苗叶片的总厚度和上、下表皮厚度显著降低(P0.05),栅栏组织的变化因种源而异：浙江庆元和湖南靖州种源的栅栏组织厚度显著降低(P0.05),而湖南洞口种源无显著变化。随着干旱胁迫程度的增强,3个种源赤皮青冈叶下表皮呈现气孔变小、气孔密度增大的趋势；叶绿体发生膨胀变形,基粒片层排列紊乱,结构被破坏,大部分淀粉粒降解并发生融合,边缘模糊不清。3个种源中,湖南洞口种源叶片总厚度、栅栏组织以及上、下表皮厚度变化最小,气孔密度最大,而气孔最小,叶绿体超微结构受破坏程度最小。(2)赤皮青冈幼苗组织通过增加束缚水分含量、渗透调节物质含量,调节保护酶活性及内源激素含量以适应干旱胁迫。随着干旱胁迫程度的加强,3个种源赤皮青冈幼苗的束缚水含量和束缚水/自由水比值显著升高(P0.05),可溶性糖和脯氨酸含量显著增加(P0.05),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随着干旱程度增加而上升,中度干旱时达到最大值,重度干旱时,酶活性降低,相比而言,湖南洞口赤皮青冈在各干旱处理下始终保持较高的POD和CAT酶活性,并在中度干旱时达到差异显著水平(P0.05)。干旱处理还显著降低了3个种源赤皮青冈幼苗叶片的吲哚乙酸、赤霉素、油菜素内酯和玉米素含量,而使脱落酸和茉莉酸甲酯含量显著增加(P0.05)。(3)赤皮青冈幼苗的光合生理过程和关键指标也对干旱胁迫产生了显著的响应。3个种源赤皮青冈幼苗的叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素a/b值在干旱胁迫下均显著降低(P0.05)；干旱胁迫还导致赤皮青冈幼苗的诤光合速率、蒸腾速率和气孑L导度下降,重度干旱时,3个供试种源中,湖南洞口种源的净光合速率相比对照降低的幅度最低,为28.47%(淅江庆元和湖南靖州种源分别为36.63%和31.82%),并且差异显著(P0.05)。不同干旱胁迫下,3个种源赤皮青冈幼苗的光响应曲线变化趋势基本一致：光合有效辐射较低(PAR200 umol·m-2·s-1)时净光合速率迅速增加,达到一定的光合有效辐射后,净光合速率增幅渐趋平缓。(4)赤皮青冈幼苗的株高生长、地径生长、生物量分配等对干旱胁迫产生了明显的响应。3个种源赤皮青冈幼苗的株高和地径生长量、总生物量增量随干旱胁迫程度的增强呈下降的趋势,而根部生物量增量占总生物量增量的百分比逐渐升高。与对照相比,重度干旱胁迫下浙江庆元、湖南洞口和湖南靖州种源根部生物量增量占总生物量增量的百分比分别上升了11.74%、17.50%和13.49%。(5)运用主成分分析和隶属函数法对3个种源赤皮青冈幼苗的抗旱能力进行综合评价,结果是湖南洞口、湖南靖州和浙江庆元种源的综合评价值分别为0.721、0.582和0.479,由此判断3个种源赤皮青冈幼苗抗旱能力由强到弱的顺序为：湖南洞口湖南靖州浙江庆元。基于主成分分析结果,运用逐步回归法,建立了青冈属树种抗旱性评价的数学模型：Y=2.407+1.964X1-9.281X2-0.107X4-1.098X5+0.014X7(X1,POD酶活性；X2,束缚水/自由水比值；X4,脯氨酸含量；X5,净光合速率；X7,吲哚乙酸含量；R2=0.952)。
【关键词】：赤皮青冈 形态结构 生理 干旱胁迫 响应 适应
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S792.99
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 1 绪论13-30
• 1.1 研究背景13
• 1.2 国内外研究进展13-26
• 1.2.1 干旱胁迫对植物形态及结构的影响15-17
• 1.2.2 干旱胁迫对植物生理生化特性的影响17-22
• 1.2.3 干旱胁迫对植物生长的影响22
• 1.2.4 植物适应干旱胁迫的生理生态学机制22-26
• 1.3 赤皮青冈研究进展26-27
• 1.4 本研究的目的意义及技术路线27-30
• 1.4.1 目的意义27-28
• 1.4.2 研究目标与内容28-29
• 1.4.3 技术路线29-30
• 2 赤皮青冈幼苗叶片形态结构对干旱胁迫的响应30-49
• 2.1 材料与方法30-33
• 2.1.1 试验材料30-31
• 2.1.2 试验地概况31
• 2.1.3 试验设计与处理31-32
• 2.1.4 试验指标测定及方法32-33
• 2.1.5 数据处理与方法33
• 2.2 结果与分析33-47
• 2.2.1 赤皮青冈幼苗叶片解剖结构对干旱胁迫的适应性变化33-40
• 2.2.2 赤皮青冈幼苗叶片气孔变化对干旱胁迫的适应40-42
• 2.2.3 赤皮青冈幼苗叶绿体超微结构变化对干旱胁迫的适应42-47
• 2.3 讨论47-49
• 2.3.1 赤皮青冈幼苗叶片形态解剖结构对干旱胁迫的适应特点47-48
• 2.3.2 赤皮青冈幼苗叶绿体超微结构变化对干旱胁迫的适应48-49
• 3 赤皮青冈幼苗细胞渗透调节对干旱胁迫的响应49-57
• 3.1 材料与方法49-51
• 3.1.1 试验材料49
• 3.1.2 试验设计与处理49
• 3.1.3 试验指标测定及方法49-51
• 3.1.4 数据处理与方法51
• 3.2 结果与分析51-55
• 3.2.1 赤皮青冈幼苗叶片相对含水量变化对干旱胁迫的适应51-52
• 3.2.2 赤皮青冈幼苗自由水和束缚水含量变化对干旱胁迫的响应52-54
• 3.2.3 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗可溶性糖含量的适应性变化54
• 3.2.4 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗脯氨酸含量的适应性变化54-55
• 3.3 讨论55-57
• 3.3.1 赤皮青冈幼苗叶片水分变化对干旱胁迫的适应55
• 3.3.2 赤皮青冈幼苗渗透调节物质对干旱胁迫的的响应55-57
• 4 赤皮青冈幼苗抗氧化酶系统对干旱胁迫的响应57-66
• 4.1 材料与方法57-59
• 4.1.1 试验材料57
• 4.1.2 试验设计与处理57
• 4.1.3 试验指标测定及方法57-59
• 4.1.4 数据处理与方法59
• 4.2 结果与分析59-64
• 4.2.1 赤皮青冈幼苗过氧化物酶活性对干旱胁迫的响应59-60
• 4.2.2 赤皮青冈幼苗过氧化氢酶活对干旱胁迫的响应60
• 4.2.3 赤皮青冈幼苗丙二醛含量变化对干旱胁迫的响应60-61
• 4.2.4 赤皮青冈幼苗细胞膜相对透性对干旱胁迫的响应61-62
• 4.2.5 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗叶片主要生理变化的相关性分析62-64
• 4.3 讨论64-66
• 4.3.1 赤皮青冈幼苗抗氧化酶类对干旱胁迫的响应64
• 4.3.2 赤皮青冈幼苗细胞膜透性对干旱胁迫的适应64-66
• 5 赤皮青冈幼苗对干旱胁迫的光合生理响应66-82
• 5.1 材料与方法66-68
• 5.1.1 试验材料66
• 5.1.2 试验设计与处理66
• 5.1.3 试验指标测定及方法66-68
• 5.1.4 数据处理与方法68
• 5.2 结果与分析68-79
• 5.2.1 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗叶绿素a和叶绿素b含量的变化68-69
• 5.2.2 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗总叶绿素含量的变化69-70
• 5.2.3 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗气体交换参数的变化70-71
• 5.2.4 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗光合作用日变化特性71-73
• 5.2.5 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗光合—光强度响应曲线特征73-75
• 5.2.6 干旱胁迫下赤皮青冈幼苗叶绿素荧光参数的变化75-76
• 5.2.7 不同种源赤皮青冈光合参数相关性分析76-79
• 5.3 讨论79-82
• 5.3.1 赤皮青冈幼苗叶绿素含量变化对干旱胁迫的响应79
• 5.3.2 赤皮青冈幼苗气体交换对干旱胁迫的响应79-80
• 5.3.3 赤皮青冈幼苗叶绿素荧光参数对干旱胁迫的响应80-82
• 6 赤皮青冈幼苗内源激素变化对干旱胁迫的响应82-88
• 6.1 材料与方法82-83
• 6.1.1 试验材料82
• 6.1.2 试验设计与处理82
• 6.1.3 试验指标测定及方法82-83
• 6.1.4 数据处理与方法83
• 6.2 结果与分析83-86
• 6.2.1 赤皮青冈幼苗吲哚乙酸含量变化对干旱胁迫的响应83-84
• 6.2.2 赤皮青冈幼苗赤霉素含量变化对干旱胁迫的响应84-85
• 6.2.3 赤皮青冈幼苗玉米素和油菜素内酯含量对干旱胁迫的响应85
• 6.2.4 赤皮青冈幼苗脱落酸和茉莉酸甲酯含量对干旱胁迫的响应85-86
• 6.3 讨论86-88
• 7 赤皮青冈幼苗适应干旱胁迫的生长机制88-96
• 7.1 材料与方法88-89
• 7.1.1 试验材料88
• 7.1.2 试验设计与处理88
• 7.1.3 试验指标测定及方法88-89
• 7.1.4 数据处理与方法89
• 7.2 结果与分析89-94
• 7.2.1 赤皮青冈幼苗生长对干旱胁迫的响应89-92
• 7.2.2 赤皮青冈幼苗总生物量对干旱胁迫的响应92
• 7.2.3 赤皮青冈幼苗生物量分配对干旱胁迫的响应92-93
• 7.2.4 赤皮青冈幼苗根系活力对干旱胁迫的响应93-94
• 7.3 讨论94-96
• 7.3.1 赤皮青冈生长和生物量变化对干旱胁迫的适应94-95
• 7.3.2 赤皮青冈根系活力对干旱胁迫的适应特点95-96
• 8 不同种源赤皮青冈幼苗干旱耐受力及其适应性综合分析96-103
• 8.1 分析方法96-97
• 8.1.1 各指标性状与赤皮青冈抗旱性的关系96
• 8.1.2 抗旱能力综合评价方法96-97
• 8.2 结果与分析97-100
• 8.2.1 各指标性状与赤皮青冈抗旱性的关系97-99
• 8.2.2 不同种源赤皮青冈幼苗抗旱能力综合评价99-100
• 8.2.3 抗旱模型的建立100
• 8.3 赤皮青冈抗旱策略分析100-101
• 8.4 讨论101-103
• 9 结论与展望103-107
• 9.1 结论与创新点103-105
• 9.1.1 主要结论103-105
• 9.1.2 论文的创新点105
• 9.2 存在的问题与展望105-107
• 9.2.1 存在的问题105-106
• 9.2.2 展望106-107
• 参考文献107-127
• 附录：攻读博士学位期间的主要学术成果127-129
• 致谢129-130

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄华明;;水分胁迫对构树生理及形态的影响[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年19期

2 贾利强,李吉跃,郎南军,陈少瑜,吴丽圆;水分胁迫对黄连木、清香木幼苗的影响[J];北京林业大学学报;2003年03期

3 李吉跃，张建国，姜金璞;京西山区人工林水分参数的研究（Ⅱ）[J];北京林业大学学报;1994年02期

4 郑敏娜;李向林;万里强;何峰;席翠玲;;水分胁迫对6种禾草叶绿体、线粒体超微结构及光合作用的影响[J];草地学报;2009年05期

5 谢贤健;兰代萍;白景文;;三种野生岩生草本植物的抗旱性综合评价[J];草业学报;2009年04期

6 孙广玉,何庸,张荣华,张代平;大豆根系生长和活性特点的研究[J];大豆科学;1996年04期

7 朱万泽,王金锡,薛建辉;台湾桤木和四川桤木种源苗木对水分胁迫的生理响应[J];西北植物学报;2005年10期

8 赵纪东;傅华;吴彩霞;;水分胁迫对白刺幼苗生物量和渗透调节物质积累的影响[J];西北植物学报;2006年09期

9 谢志玉;张文辉;刘新成;;干旱胁迫对文冠果幼苗生长和生理生化特征的影响[J];西北植物学报;2010年05期

10 谢健;;赤皮青冈种群的生存分析[J];福建林学院学报;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 傅明洋;楸子不同类型抗旱耐盐性评价及遗传差异分析[D];西北农林科技大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 陈国兴;赤皮青冈种子雨及幼苗建立研究[D];福建农林大学;2011年

2 佟永兴;水分胁迫对李属四种植物抗旱生理指标及新根解剖结构的影响[D];内蒙古农业大学;2011年

3 刘明;水分胁迫对玉米光合特性和形态指标的影响[D];沈阳农业大学;2009年

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本文编号：484301