芍药(Paeonia lactiflora Pall.)不同品种应答水涝胁迫的机理研究

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为探讨芍药(Paeonia lactiflora Pall.)不同品种对水涝胁迫的应答及恢复特性,以6个生产上主栽的观赏价值高的芍药品种‘丽红’‘大富贵’‘红绣球’‘奇花露霜’‘桃花飞雪’‘杨妃出浴’为实验材料,在各品种完成高生长后(即营养生长结束,生长基本处于同一状态),以半水淹盆栽法进行大田模拟水涝胁迫实验,分析在水涝胁迫下和解除胁迫后的恢复过程中光合参数、叶绿素荧光参数、叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、叶绿素含量、叶黄素循环和叶片显微结构的变化,并以这些指标综合比较各品种的耐涝能力。根据耐涝能力的比较结果,对耐涝能力强、中等和弱的3个品种,进行抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、内源多胺及激素含量变化的测定,采用石蜡切片方法对根部显微结构变化进行观察,进一步研究不同耐涝能力芍药品种内源激素、多胺及抗氧化酶系统等对水涝胁迫的响应。研究结果表明:(1)水涝胁迫后各品种芍药叶片变红或变黄,显微结构发生变化,叶片相对电导率升高,叶绿素含量显著降低,叶肉细胞功能受损,导致净光合速率Pn显著降低,同时最大光化学量子产量Fv/Fm也显著降低,叶片光合能力受损,此时植株可以通过增加热耗散系数NPQ和叶黄素循环来增加热耗散来消耗过剩光能。解除胁迫后各指标均有不同程度的恢复。(2)根据RWC、REC、Pn、Fv/Fm等15个指标综合分析,建立耐涝性最优回归方程D=(95.356-16.534X1+7.706X2+0.501X3+10.952X4+1.623X5)×10-3,式中X1、X2、X3、X4、X5分别代表以RWC、REC、q P、Chla/b、WUE为指标的耐涝系数,6个供试品种的耐涝能力强弱依次为:‘丽红’>‘杨妃出浴’>‘桃花飞雪’>‘大富贵’>‘红绣球’>‘奇花露霜’,其中耐涝能力强的‘丽红’和耐涝能力中等的‘大富贵’60%叶片出现受害症状时所经历的胁迫时间较长,在水涝胁迫下有较高的叶绿素含量和叶片相对含水量,在胁迫初期可以维持较高的净光合速率以供植物正常生长,耐涝能力强的品种在光合能力受到抑制时可以更有效的通过热耗散和叶黄素循环来消耗过剩光能,更好的保护光系统免受伤害。(3)通过进一步对耐涝能力强的‘丽红’,耐涝能力中等的‘大富贵’和耐涝能力弱的‘奇花露霜’3个品种的比较发现,耐涝能力强的品种在胁迫期间积累了更多的营养物质,根部产生了更多的通气组织,通过提高SOD和POD酶活性、增加可溶性蛋白和可溶性糖的积累和利用、增加腐胺(Put)、精胺(Spm)、生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZT)和水杨酸(SA)含量、降低脱落酸(ABA)含量来适应水涝胁迫;IAA、GA3、ZT含量的增加有助于芍药胁迫伤害后的恢复。这可为芍药耐涝新品种的培育和提高生产中耐涝性的调控提供新思路及参考依据,进而根据生产需求可制定提高芍药耐涝性的综合调控方案。本文旨在通过模拟水涝胁迫,分析不同芍药品种在水涝胁迫下的响应机理,为选育耐涝品种、实现芍药高效优质高产栽培和生产中抗涝的综合调控提供新思路及参考依据。后期仍需进一步扩大品种数量规模、结合耐涝相关抗性基因的深入研究,为耐涝新品种的培育及生产提供理论参考。
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