青藏高原一年生野生大麥耐旱特異種質篩選及耐性機理的研究.pdf

1、水資源短缺、干旱是目前公認的全球性環(huán)境問題,全球干旱半干旱地區(qū)約占陸地面積的35％,遍及世界60多個國家和地區(qū)。中國是受干旱嚴重影響的農業(yè)大國,據水利部統(tǒng)計,“十五”期間,全國農田受旱面積年均達2567萬hm~2,平均每年因旱減產350億kg,造成經濟損失超過2300億元。干旱脅迫正嚴重制約著農作物產量潛力的發(fā)揮。同時,由于經濟快速發(fā)展過程中對污染物處理不盡合理,導致我國70%的內陸河流遭到污染,成為水質性缺水嚴重的國家。因此,發(fā)掘和利

2、用作物對干旱脅迫的耐性和適應性,對于充分利用土地與自然資源、穩(wěn)定與發(fā)展農業(yè)生產具有非常重要的意義。在干旱條件下最大限度地增加糧食產量主要有兩條途徑:一是改善栽培條件、提高栽培技術、推行節(jié)水栽培;二是篩選和培育作物抗旱品種。實踐證明,選育作物抗旱品種是提高干旱條件下作物產量的重要途徑之一。青藏高原一年生野生大麥為我國獨有的珍貴野生資源,蘊藏著多種抗逆特異基因。本研究在篩選耐旱性不同野生大麥基因型的基礎上,探討了不同耐旱性基因型大麥在干旱脅

3、迫下生長、水分代謝、滲透調節(jié)、光合特性、植物激素、活性氧代謝等的影響及基因型差異,為大麥耐(抗)旱育種與生產提供理論依據和技術指導。主要研究結果如下:
　　1.水培和盆栽試驗分析測定SPAD值、株高、生物學產量等指標,分析評估了47份青藏高原一年生野生大麥對干旱脅迫的耐性,結果表明,水培‘根系空氣干旱’處理(根系暴露在空氣中6h/d,持續(xù)7d),顯著降低大麥葉片SPAD值(葉綠素計讀數)、株高和地上/地下部生物量?；蛐烷g差異顯著

4、,各生長參數干旱脅迫較對照下降率的變異系數在23.2%-49.1%范圍、多樣性指數在1.46-1.62之間,顯示了西藏野生大麥在耐旱性上豐富的遺傳多樣性。兩次盆栽篩選試驗中,干旱脅迫反應的基因型差異趨勢與水培試驗完全一致,其中基因型XZ5和XZ150的上述生長性狀下降幅度最小,顯示出較強耐旱性;而XZ54和XZ147下降幅度最大,且植株干旱脅迫危害癥狀最嚴重。通過試驗分別篩選獲得干旱脅迫耐性和敏感的基因型XZ5、XZ150和XZ54、X

5、Z147。此外,盆栽試驗葉片可溶性糖含量和水分利用效率存在顯著的基因型差異,復水10d后,耐旱基因型XZ5高于對照,敏感基因型XZ54和XZ147卻顯著低于對照。
　　2.以篩選所得干旱耐性基因型XZ5和XZ150及敏感基因型XZ54和XZ147為材料,以栽培品種浙農大3號為對照,盆栽試驗,設兩個處理:對照,在整個過程中正常澆水,保持土壤含水量30-40%;干旱脅迫,3葉期開始停止?jié)菜?0 d至土壤水分含量下降到4%,復水并保持正

6、常水分供應10 d,此后反復干旱及復水直到收獲。研究了干旱脅迫對野生大麥水分代謝與部分滲透調節(jié)物質的影響及基因型差異。結果表明,干旱脅迫降低大麥葉片水勢、滲透勢和自由水含量,提高水分飽合虧缺和束縛水含量。其中耐旱基因型其水勢、滲透勢降低幅度和水分飽合虧缺上升幅度顯著小于敏感基因型及浙農大3號?？扇苄蕴?、脯氨酸和可溶性蛋白質干旱脅迫表現出滲透調節(jié)作用,抗性基因型可溶性糖含量在脅迫的不同時期差異極顯著,脯氨酸與可溶性糖的累積進程不同;脯氨酸

7、在干旱后期的大量積累可能是可溶性糖下降的補償策略。干旱對葉片可溶性蛋白質含量的影響基因型間存在顯著差異,XZ5隨干旱脅迫程度的加重而增加,其余4個基因型在輕度水分脅迫下含量急劇上升，但在重度水分脅迫下卻呈下降趨勢。
　　3.研究了干旱脅迫對青藏高原一年生野生大麥光合特性和內源激素ABA的影響及基因型差異。結果表明,在嚴重干旱脅迫下,抗性基因型XZ5和XZ150的Fv/Fm下降幅度顯著低于敏感基因型和浙農大3號。復水后,敏感基因型X

8、Z54和XZ147的蒸騰速率(Tr)和氣孔導度(Sc)顯著上升;水分利用率(WUE)兩個耐性基因型XZ5和XZ150分別比對照高38.1和25.1%,而XZ54和XZ147(干旱敏感基因型)分別下降28.6%和28.7%;干早脅迫誘導內源ABA增加,且在重度脅迫時抗性基因型ABA含量大幅度增加。反復干旱-復水顯著降低收獲期地上部生物產量,基因型間差異顯著,其中XZ5相對較輕且有少量籽粒收獲。
　　4.研究了干旱脅迫對青臧高原一年生

9、野生大麥活性氧清除系統(tǒng)的影響及基因型差異。結果表明,干旱脅迫增加植株體內MDA累積,其中敏感基因型尤為嚴重。葉片SOD活性,抗性基因型(XZ5和XZ150),在脅迫第10d,顯著低于對照,直到第30d,活性才上升到對照水平:POD活性,XZ5在整個干旱期間呈下降趨勢,而XZ150呈顯著上升趨勢:CAT活性,除XZ150外其余4個基因型隨干旱脅迫時間延長呈增加趨勢;APX活性,水分脅迫第30d,敏感基因型和抗性基因型都呈上升趨勢。CAT基