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《南京农业大学》 2016年
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高温逆境下棉花花粉耐热性及玉米叶绿素荧光参数研究

胡启瑞  
【摘要】:棉花(Gossypium hirsutum L.)是我国重要的经济作物。目前种植区域主要集中在新疆、黄河流域和长江流域。棉花生殖过程包括花蕾发育、开花、授粉、受精和棉铃发育等阶段。其中花粉在柱头上萌发和花柱中花粉管的生长过程对高温极为敏感。棉花花器官发育的最适温度一般为30℃,夏季6-8月高于35℃的高温天气对棉花花粉发育、受精及棉铃发育产生严重不利影响。高温导致蕾铃脱落、棉铃及种子发育受阻、降低产量和品质。选育及推广花器官耐高温品种是提高棉花产量的重要途径之一。但是此领域研究进展缓慢,棉花生殖过程中耐高温评价技术标准尚未确定,不同棉花种植区域的夏季高温风险程度尚不清楚。本研究选取了不同耐热程度的陆地棉品种(系),连续37天从田间采开放花朵30°花粉离体萌发率,研究田间环境温度和培养温度对花粉萌发的影响,建立耐高温品种的评价技术,确定高温影响花粉萌发的模型,明确我国主要产棉区高温风险程度,确定各地区适宜推广品种。光合系统对高温极为敏感,高温最先破坏叶绿体光系统,使光系统Ⅱ(PSⅡ)活性显著降低。叶绿素荧光参数能够反映光合系统结构及状态变化。目前该领域研究大多集中在植物受到非生物逆境胁迫下,观测叶绿素荧光参数的变化状况,但运用叶绿素荧光参数筛选高光效、耐高温玉米品种的研究尚不多见。本研究过测定不同区域不同高温胁迫下叶绿素荧光参数,分析和筛选能够反映玉米耐热性相关参数,为选择抗高温玉米品种提供参考依据。本研究结果如下:1.开花期连续37天测定26℃、28℃、30℃、32℃、34℃和36℃等6不同温度下花粉萌发率,分析不同培养温度对花粉萌发率的影响,田间温度对蕾期花粉发育的影响,花粉萌发率与结铃率和铃重关系。结果表明,30℃培养下花粉离体萌发率最高。当蕾期遭遇10天高温时,花粉萌发率显著下降,耐热品种苏棉12号下降44%,感热品种苏棉16号下降54%。30℃培养时花粉萌发率可作为筛选耐高温品种的方法。2.连续测定不同类型耐热材料30℃时的花粉萌发率,发现短时间(1天)35℃以上高温不会明显影响花粉活性,蕾期遭遇连续3天35℃以上高温,且持续时间超过2小时就会导致花粉萌发率下降,该指标可作为高温影响花粉萌发率的模型。3.依据高温影响花粉萌发率的模型和各产棉区35℃以上高温发生程度,将我国三大产棉区分为5类高温风险区,1级:无高温风险区,包括内蒙古布克赛尔乌特拉旗、鄂托克旗和盐池等地区。2级:轻度高温风险区,包括阿勒泰(2年高温)、玉门和西安(3年高温)。3级:中度高温风险区域,包括乌鲁木齐、太原和承德等地区。4级:中高度高温风险区,包括伊宁、汉中、富蕴、奇台、惠民县、潍坊和兖州等地区。5级:高度高温风险区:包括赣榆、喀什、库车、克拉玛依、精河、安阳、天津、郑州、驻马店、信阳、徐州、亳州、蚌埠、东台,哈密、和田、莎车、若羌、铁干里克、巴楚、敦煌、石家庄、运城、济南、恩施、宜昌、武汉、常德、长沙、合肥、安庆、南昌和南京等地区。4.利用植物效率分析仪测定六合和淮安两地区不同温度处理后叶片叶绿素荧光参数,结果表明:高温胁迫下Fv、TRo/CS、ABS/CS、Fm、Fv/Fm、ETo/CS、和P.I.七等个参数呈下降趋势,Fo、DIo/CS和RC/CSo表现出升高趋势。Fo、TRo/CS和ABS/C三个参数在高温前后没有明显变化。10个叶绿素荧光参数中性能指数P.I.高温处理后变化幅度最明显,不同品种间差异显著。性能指数P.I.较高的品种电子传递速率ETo/CS较高,热耗散DIo/CS较低。南京六合和淮安两地区不同温度处理下,郑单958号、浚单20号和苏玉31号的性能指数P.I.都较高,这三个品种的光合机构对高温抵抗能力高于其他品种,可能具有较强的地区适应性。本研究建立了棉花耐高温品种评价技术指标,明确了我国棉花主产区高温风险程度,确定了各地区适宜推广品种的耐高温能力。本研究对耐高温种质资源评价,棉花生产中高温预警标准确定及制定防御高温危害的措施均有重要意义。本研究还从大量指标中筛选出能够反映玉米品种叶片光合系统抗高温能力的叶绿素荧光参数P.I.,可作为选择抗高温玉米品种的辅助指标。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S562;S513

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