干旱逆境下植物的形态特征、生理和分子机制

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1、干旱逆境下植物的形态特征、生理和分子机制】干旱逆境对植物伤害及形态特征、生理、分子机制。研究防雨池栽试验条件下,三种水分处理下设置两个施氮水平条件,花后渍水或干旱逆境下氮素营养对两个不同类型小麦品种籽粒产量和品质性状的影响。研究干旱逆境对六倍体小黑麦和普通春小麦的形态、生理生化的影响。【关键词】干旱逆境小麦形态特征生理分子机制1.逆境逆境是对植物生存生长不利的各种环境因素的总称,逆境也称为环境胁迫,如寒冷、高温、低温、缺氧、干旱、盐渍等[1]。在逆境中生长的植物会产生植物抗逆性。逆境会对植物的形态特征、生理和分子机制产生影响。干旱逆境如固定沙地上的狗尾

2、草、白草在逆境过程中叶片萎蔫,复水后恢复生长,其保护酶对逆境反应快,可溶性糖,游离脯氨酸增加。半固定沙地上的差巴嘎蒿在逆境过程中叶发黄,半固定沙地的优势种白草和狗尾草在干旱高温下轻度萎蔫[2]。2.干旱逆境2.1干旱对植物伤害干旱对植株影响的外观表现,最易直接观察到的是萎蔫,即因水分亏缺,细胞失去紧张度,叶片和茎的幼嫩部分出现下垂的现象。萎蔫可分为两种:暂时萎蔫和永久萎蔫。暂时萎蔫指植物根系吸水暂时供应不足,叶片或嫩茎会出现萎蔫,蒸腾下降,而根系供水充足时,植物又恢复成原状的现象。永久萎蔫是指土壤中已无植物可利用的水,蒸腾作用降低亦不能使水分亏缺消除,

3、表现为不可恢复的萎蔫。永久萎蔫与暂时萎蔫的根本差别在于前者原生质发生了严重脱水,引起了一系列生理生化变化。(1)改变膜的结构及透性。当植物细胞脱水时,原生质膜的透性增加,大量的无机离子和氨基酸、可溶性糖等小分子被动向组织外渗漏。(2)生长受抑制。发生水分胁迫时分生组织细胞分裂减慢或停止,细胞伸长受到抑制,生长速率下降。(3)光合作用减弱。(4)呼吸作用先升后降。干旱使水解酶活性增强,合成酶活性下降,细胞内积累许多可溶呼吸底物。但同时氧化磷酸化解偶联,ATP产出减少,有机物质消耗过速。(5)内源激素代谢失调。干旱可改变植物内源激素平衡,总趋势为促进生长的

4、激素减少,而延缓或抑制生长的激素增多,主要表现为ABA大量增多,乙烯合成加强,CTK合成受抑制。(6)氮代谢异常。水分亏缺下由于核酸酶活性提高,多聚核体解聚及ATP合成减少,使蛋白质合成受阻。同时一些特定的基因被诱导,合成新的多肽或蛋白质。干旱胁迫引起氮代谢失常的另一个显著变化是游离氨基酸增多,特别是脯氨酸。干旱胁迫下细胞内累积多胺类物质。(7)核酸代谢受到破坏。干旱促使RNA酶活性增加,使RNA分解加快,而DNA和RNA合成代谢则减弱。3.干旱逆境对小麦的形态特征、生理和分子机制的影响小麦是我国主要粮食作物之一,花后干旱是我国小麦生产中经常发生的自然

5、灾害,这严重影响了优质小麦的生产,研究干旱逆境对小麦的影响有很大的意义。在引用[3]中,研究了在防雨池栽条件下,设置渍水、干旱和对照三个水分处理,每个水分处理下设置两个施氮水平,对两个不同品质类型小麦品种籽粒产量和品质性状的形成的影响。在引用[4]中,对六倍体小黑麦和普通春小麦在干旱胁迫下的形态、生理生化及产量进行了研究。3.1花后水分胁迫对小麦籽粒产量及构成因素的影响小麦花后渍水和干旱处理均显著降低小麦千粒重、穗粒数、籽粒产量、蛋白质产量和淀粉产量。在渍水和干旱处理下,‘徐州26’千粒重分别降低了13.6%和7.0%,而且不同水分处理间差异显著,‘扬

6、麦9号’分别降低了4.9%、12.4%;‘徐州26’籽粒产量分别降低了22.3%和28.4%,‘扬麦9号’分别降低了8.2%和20.7%;‘徐州26’蛋白质产量分别降低了17.8%和16.2%,‘扬麦9号’分别降低了6.3%和10.1%。表明在试验条件下,花后渍水和干旱均不利于小麦籽粒灌浆,导致籽粒产量和蛋白质产量降低。结果还表明,干旱处理对小麦籽粒产量和蛋白质产量的影响大于渍水处理,对‘徐州26’的影响大于对‘扬麦9号’的影响[3]。3.2花后干旱或渍水下氮素对小麦籽粒产量及产量构成因素的影响水分主效应对两个品种千粒重和籽粒产量的作用达极显著水平,对

7、‘扬麦9号’穗粒数亦有极显著的作用;氮素主效应对‘徐州26’籽粒千粒重有显著影响,而对‘扬麦9号’穗粒数和籽粒产量均有显著的作用;水氮互作效应对‘徐州26’穗粒数的作用达极显著水平,而对‘扬麦9号’千粒重的作用达显著水平。在同一氮素水平下,花后干旱和渍水均显著降低了小麦的千粒重和产量。‘徐州26’千粒重表现为对照>干旱>渍水;‘扬麦9号’表现为对照>渍水>干旱,但氮素处理间无显著差异。渍水处理下‘徐州26’和‘扬麦9号’产量分别比对照减少了17.3%～25.4%和7.0%～13.6%,施氮量高时降低幅度增大;干旱处理分别比对照减

8、少了26.5%～27.3%和21.4%～22.3%,施氮量低时降低幅度大。在同一水分处理下,对