甜菜苗期对干旱适应的生理生化及分子机制研究.pdf

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1、分类号Q943.2学校代码10129UDC633学号07102005甜菜苗期对干旱适应的生理生化及分子机制研究TheStudiesonPhysiological,BiochemicalandMolecularMechanismsoftheAdaptationtoDroughtStressofSugarBeet(BetavulgarisL.)Seedlings申请人：李国龙学科门类:理学学科专业：植物学研究方向：作物（甜菜）生理指导教师：张少英教授邵金旺教授论文提交日期：二○一一年四月摘要甜菜是世界上重要

2、的糖料作物，在目前甜菜生产中，干旱已成为制约其生产和产业发展的重要因素，降低甜菜对水分缺乏的敏感性和提高其抗（耐）旱性已成为甜菜生产亟待解决的难题。因此，深入研究甜菜抗旱机制，对加速甜菜抗旱育种，扩大甜菜种植范围，提高其生产潜力，促进干旱、半干旱地区的经济发展意义重大。本论文对国内外30份甜菜种质资源的抗旱性进行了综合评价，依据评价结果选出抗旱性强和抗旱性弱的两个品种为试验材料，对其抗旱生理生化及分子机制进行系统研究，取得如下主要研究结果：1、通过反复干旱存活率鉴定与多指标主成分和隶属函数分析相结合，对

3、30份甜菜种质资源抗旱性进行综合评价，并通过田间试验对评价结果进行了验证，从中鉴定并筛选出抗旱性较强的材料6份，抗旱性较弱的材料4份，20份为中间型，并为甜菜种质资源苗期抗旱性大规模筛选提供了新技术。2、干旱胁迫下，通过诱导保护酶系基因的表达，在保护酶系SOD、POD及抗氧化性物质Car、GSH的共同协调作用下，使抗旱材料HI0466细胞结构得到很好的保护，表现为活性氧可维持在较低水平，膜脂过氧化程度小，使细胞膜透性小，抗失水能力强，表现出较强的抗旱性。3、水分胁迫下，脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、可溶性蛋

4、白在渗透调节中的作用显著，其中脯氨酸、甜菜碱在P5CS基因、BADH基因的实时、过量表达下，成为两种甜菜的主要渗透调节物质，其含量的增加及增幅的增强可提高甜菜抗旱性。4、干旱胁迫会影响甜菜的光合作用并产生光抑制。干旱胁迫下，净光合速率、PSII原初光能转化效率降低，PSII潜在活性中心受损。相比之下，抗旱性强的甜菜净光合速率下降的幅度小，复水后自身修复能力强，具有较为完善的非光化学淬灭机制，可通过对过剩光能的消耗来避免或减轻光合机构受损，使抵抗干旱的能力在一定程度得以提高。同时发现轻度水分胁迫时气孔限制

5、是影响光合作用的主要因素，而胁迫加重时非气孔限制占主导。5、水分胁迫下甜菜ABA含量有不同程度的升高，而IAA含量在根系表现为先升高后降低。通过ABA的显著增加可增强对干旱胁迫的调节，而根系IAA含量在胁迫初期的提高可使其根系生长潜能增强。在水分胁迫下两种激素相互协调，趋于促进根系生长和加速气孔关闭，抗旱甜菜在胁迫初期趋向于促进根系生长的能力较强，而在重度胁迫下通过减缓生长速率、促进气孔关闭来适应干旱胁迫的优势明显。6、在水分胁迫下，分子量约为54KD的蛋白与甜菜体内水分的变化关系较为密切，抗旱性强的甜

6、菜在胁迫后期该蛋白大量出现，推测其可能参与了抗旱过程。质谱分析表明其主要成分为核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶，在水分胁迫过程中可对光合作用进行调控来增强对干旱的适应性。关键词：甜菜；苗期；抗旱性；水分胁迫；基因表达；TheStudiesonPhysiological,BiochemicalandMolecularMechanismsoftheAdaptationtoDroughtStressofSugarBeet(BetavulgarisL.)SeedlingsAbstractSugarbeet(Beta

7、vulgarisL.)isanimportantsugarcropintheworld,butitsyieldandqualityareattackedseverelybydroughtstress.Reducingit’ssensitivitytowardswaterdeficiencyandincreasingthedroughtresistancewillbeimportantfieldofsugarbeetbreedingresearch.So,makingknownthemechanismof

8、droughtresistanceduringseedlingstage,speedinguptheproceedingsofdroughtresistancebreedingresearcharegreatsignificantly.Thepapergotcomprehensiveevaluationonthedroughtresistanceof30sugarbeetgeneticresourcesfromhomeandabroad,t