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《东北农业大学》 2010年
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二倍体马铃薯耐盐材料筛选及其生理特性表现

张景云  
【摘要】: 土壤盐渍化对农业生产的威胁已成为全球性的问题,严重影响到作物的生长和产量。目前马铃薯已成为世界上主要粮食作物之一,其产量仅排在小麦、玉米和水稻之后,占第四位。马铃薯是一种对盐中度敏感的作物,土壤盐渍化给马铃薯的生产造成严重的危害。解决土壤盐渍化问题最简单有效的途径就是耐盐品种选育,由于目前推广应用的马铃薯品种耐盐性较差,使马铃薯耐盐育种工作受到极大的限制,因此耐盐资源的筛选及生理特性的研究对马铃薯耐盐性育种具有非常重要的意义。 本论文针对马铃薯耐盐育种中存在着的实际问题,以适应长日照的富利亚(Solanum phureja,PHU)与窄刀薯(S.stenotomum,STN)杂种(PHU-STN)无性系试管苗为材料,选用四倍体马铃薯耐盐性强的Bintje和耐盐弱的Mainechip为对照,进行NaCl胁迫,通过芽长、根长及其鲜重和干重的测量筛选出具有耐盐性的无性系;通过对筛选出的试管苗进行同浓度不同胁迫天数和同天数不同胁迫浓度的NaCl胁迫及盐胁迫下试管薯生理指标的测定,找出与耐盐性有关的生理指标;数值在统计分析前转化成相对值。对盐胁迫下试管苗叶片细胞超微结构的观察,找到可以用于耐盐性鉴定的细胞学指标;比较同浓度NaCl和NaHCO3胁迫下试管苗的生长情况;利用RAPD技术验证耐盐性筛选的结果。为马铃薯耐盐资源的筛选和培育马铃薯耐盐新品种提供物质基础和理论依据。主要研究结果如下: 1.以芽和根的长度、鲜重、干重这六项生长参数综合评价二倍体马铃薯耐盐性,通过系统聚类分析,将45份材料分为两大类。利用聚类分析并结合平均数筛选出耐盐性比Bintje强的无性系472-1、267-1、89-2-1、188-1、566-1,感盐性比Mainechip强的感盐无性系354-1、507-1、270-2、9-3、138-1,中度耐盐无性系592-3、412-1、474-1、292-1、301-1。 2.经过生理指标的测定得出: (1)随着盐胁迫天数的延长和盐浓度的增加,相对含水量相对值呈升高的趋势,耐盐无性系升高的幅度小于感盐无性系,在盐胁迫40、60天及20、30mmol·L-1浓度时为二倍体组间差异极显著。 (2)随着盐胁迫天数的延长和盐浓度的增加,叶绿素总含量、叶绿素a含量相对值呈降低的趋势,叶绿素b含量相对值呈没有规律的变化,耐盐无性系降低的幅度小于感盐无性系,二倍体组间叶绿素含量差异极显著。因此叶绿素含量可作为鉴定马铃薯耐盐性强弱的指标。 (3)随着盐胁迫天数的延长,SOD活性的变化呈先升高后降低的趋势,POD活性呈逐渐降低的趋势,耐盐无性系降低的幅度小于感盐无性系,二倍体组间差异极显著;随着盐胁迫浓度的增加,耐盐无性系的SOD活性呈升高的趋势,盐敏感无性系的POD活性呈降低的趋势,耐盐无性系降低的幅度小于感盐无性系,二倍体组间差异极显著;经盐胁迫后,试管薯SOD活性升高了,耐盐无性系升高的幅度高于感盐无性系,POD活性降低了,耐盐无性系降低的幅度小于感盐无性系,二倍体组间的SOD活性、POD活性均达到差异极显著水平。因此,SOD和POD活性与耐盐性有关,可以作为马铃薯耐盐性鉴定的指标。 (4)随着盐胁迫天数的延长和盐浓度的增加,试管苗的相对电导率及丙二醛含量相对值逐渐升高;试管薯经盐胁迫后相对电导率及丙二醛含量升高了,耐盐无性系升高的幅度小于感盐无性系,二倍体组间差异极显著。因此,相对电导率及丙二醛含量可以作为二倍体马铃薯耐盐性筛选的生理指标。 (5)随着盐胁迫天数的延长,脯氨酸含量相对值的变化呈先升高后降低的趋势,耐盐无性系升高的幅度高于感盐无性系,耐盐组可溶性糖含量相对值呈升高的趋势,感盐组可溶性糖含量相对值呈降低的趋势。二倍体组间差异极显著。随着盐胁迫浓度的升高,脯氨酸含量、可溶性糖含量的相对值呈逐渐升高的趋势,耐盐无性系升高的幅度高于感盐无性系。二倍体组间脯氨酸含量差异极显著,二倍体组间可溶性糖含量在10、30 mmol·L-1浓度时差异极显著。经盐胁迫后,试管薯的脯氨酸含量和可溶性糖含量均增加了,耐盐无性系升高的幅度高于感盐无性系,二倍体组间差异极显著。因此,脯氨酸的积累可以作为二倍体马铃薯耐盐性鉴定的生理指标。 (6)随着盐胁迫天数的延长和盐浓度的增加,试管苗的可溶性蛋白含量相对值降低了,然而耐盐无性系和盐敏感无性系之间变化幅度均比较小;经盐胁迫后,试管薯的可溶性蛋白含量降低了。二倍体组间差异极显著。 (7)盐胁迫后,试管薯直径、个数、最大薯重、产量均下降了,说明NaCl严重抑制了马铃薯试管薯的形成和生长,耐盐组下降的幅度小于感盐组,二倍体组间达到差异极显著水平。 (8)试管薯产量与试管薯直径、试管薯薯个数、试管薯最大薯重、SOD、POD活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量呈极显著正相关,与相对电导率、丙二醛含量呈极显著负相关 3.经盐胁迫后对试管苗叶片超微结构的观察,质膜、叶绿体、线粒体、基粒均发生变化,耐盐无性系受到的破坏小于感盐无性系。质膜、叶绿体、线粒体、基粒均可以作为耐盐性评价的细胞学指标。 4.通过对15份耐盐性不同无性系的盐碱胁迫之间的比较,在10、20、30mmol·L-1NaHCO3胁迫时芽长、芽鲜重、芽干重、根长、根鲜重、根干重的平均值均小于NaCl,说明在同浓度下NaHCO3胁迫要比NaCl严重;在碱胁迫下,耐盐组芽长、芽鲜重、芽干重、根长、根鲜重、根干重的平均值均大于感盐组,二倍体组间差异极显著。由相关分析可知,当浓度为10 mmol·L-1胁迫时,NaCl和NaHCO3在芽长、芽鲜重、芽干重之间显著正相关,说明耐盐无性系耐碱,感盐无性系对碱敏感。 5.通过对15份二倍体马铃薯的RAPD聚类分析,5份耐盐无性系分到一组,感盐无性系和中耐盐无性系之间没有被分开。说明利用生长参数进行耐盐性筛选的系统聚类结果与利用分子手段进行验证的结果基本一致。RAPD聚类分析与主坐标分析将15份二倍体马铃薯各分为4组,两种分类方法的结果基本一致。
【学位授予单位】:东北农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S532

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