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《山东农业大学》 2002年
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不同基因型美国黑核桃对干旱胁迫的适应机制研究

姬谦龙  
【摘要】: 美国黑核桃是核桃科(Juglandaceae)、核桃属(Juglans)、黑核桃组(Sect.Rhysocaryon)中一群木本植物的统称。黑核桃组共有16种,其中原产美国的有8种。黑核桃中不同的基因型资源在形态构建和生理代谢等方面存在着很大的差异。本文所使用的材料为原产于美国的东部黑核桃(J.nigra),北加州黑核桃(J.hindsii),魁核桃(J.major)和奇异核桃(J.Paradox)等。 本文研究了土壤干旱胁迫对美国黑核桃基因资源的水分构型参数以及生长动力学特征的影响,对不同基因型黑核桃的渗透调节、光合效率调节、抗氧化作用、超弱发光特征、补偿生长效应进行了分析和探索,并对黑核桃的抗旱性进行了初步的评价和探讨。主要结果如下: 1.干旱胁迫对不同基因型黑核桃叶片的水分特征、植株水力构型特征(Waterarchitecture features)以及生长动力学特征产生重要影响。轻度干旱(灌水340mm)使幼苗日平均生长速率降低,但经复水(灌水440mm)后黑核桃表现出一定的补偿生长甚至超补偿生长效应。但干旱胁迫及复水没有改变不同基因型黑核桃幼苗的固有生长节奏。对不同基因型黑核桃生长动力学研究结果认为:J.nigra属于“前期快速生长类型”,而J.hindsii和d.major则属于“后期迅速生长类型”,这种差别被其种性(遗传本质)所规定,虽然干旱胁迫也产生一些干扰。 2.本文首次把由不同逆境条件引起的超补偿分为两类。由生物取食引起的超补偿命名为“第Ⅰ类补偿”,而把由非生物因素引起的超补偿命名为“第Ⅱ类补偿”,后者又可区分为整体型补偿和分配型补偿两种。J.major表现的超补偿为分配型补偿,因为最后于物质总积累量仍低于对照。对超补偿生长机制的初步探讨认为,虽然幼苗期干旱(T_1)暂时限制了J.nigra的叶面积增长,但J.hindsii和J.major单叶 ZROX:不同基因型美国黑核桃对干旱肋迫的适应机制研究 面积没有减少,单叶干重有较大程度的增加。表示抗旱性的水万构型参数,如叶片 肉质化指数(S!),叶干重/茎截面积比(LDW/SA)、叶面积/茎截面积比(LAjSA) 都有较大程度的提高。这是Jm中厂在干旱胁迫下保侍生长的水力结构基础。但不同 基因型的参数阈值不同,需作具体分析。 3.不同基因型的黑核桃在干旱胁迫下具有较大的渗透调节能力。在日变化周期 中Jnlera、Jhindeii缸Jmtyor最低水势分别可达-2.15MPa,-1.52MPa和一.93MPa, 最大渗调能力可达到0.74MPa。但总体评价,Jhindsii和Jmgior是依靠较优的水力 构型特征和高水势来抵抗干旱的,因而属于高水势抗旱性型植物。 4.不同基因型的黑核桃在干旱胁迫下积累的渗透调节物质主要有:脯氨酸。可 溶性糖、游离氨基酸、K\Mg》、Ca》等,其中以脯氨酸的增加最为显著,但对渗 透调节贡献最大的是可溶性糖、游离氨基酸和 c。’”。 5.在干旱胁迫下,不同基因型黑核桃体内的激素类型和相互之间比例不同。 Jngra在干旱后体内积累ABA的能力是Jhindsii和Jm…r的2-3倍,而Jm和r 体内IAA的含量水平远远高于其它基因型,这是J。吵r形成超补偿效应的激素调 节机制。 6.不同基因型黑核桃的抗氧化防卫能力对干旱胁迫的反应需要SOD、CAT、 APX的协同作用。本文首次发现黑核桃与普通核桃在POD酶活性上存在着很大的 差异。3种基因型的黑核桃POD活性始终处子很低的水平,而普通核桃的POD活 性可达前者的5~9倍。POD具有使细胞壁硬化的作用。我们推测正是由于黑核桃的 低POD活性,才使Jhindsii和Jmofor表现出强烈的诗续生长效应。这可能是Jmajor 产生超补偿效应的酶调节机制。 7.在正常条件下3种基因型黑核桃的光合日变化特征属于单峰图形,没有明显 的“午降”现象。对不同基因型黑核桃的气体交换、荧光参数日变化进程的研究表 明,光化学效率虽然随着光强的增加而下调,但到傍晚可完全恢复。干旱、强光和 高温没有对 PSll反应中心造成不可逆性的破坏,光化学效率下调不是光合效率的限 速步骤,而气孔的因素仍构成了对于光合的首要限制因子。 8.对不同基因型黑核桃的气孔导度、蒸腾速率、狰光合速率以及水分利用效率 的研究表明,干旱后再复水,Jhindsii和Jmedr的气孔导度接近或者超过对照,净 光合速率基本与对照持平,但由于蒸腾速率的增加,使复水后的水分利用效率下降。 这说明Jmgior的超补偿效应并不是来源于净光合速率的提高,因而辅证了Jmgior 的超补偿只能是分配型补偿。 9.本文首次发现,Jngu在稳定的高光强、高VPD、低土壤湿度下发生气孔 振荡(Stomatal oscillation)行为。振荡的周期在 60min-80min,振荡的幅度在 100mmOI·m“\5”’左右,振荡产生的临界气温为32℃,临界空气相对湿度27.7%。 气孔振荡既不同于昼开夜闭的“昼夜模式”,也不同于随外界条件的变化而即时开闭 的“随动模式”,研究认为它是在稳定的外界特定因子下诱发的气孔群在开张度较小 时的一种“耦合反应”。本文肯定了气孔振荡提高了黑核桃的瞬时水分利用效率。在 模拟高VPD条件下,对Jngu的水下断根试验证明,根系对SPAC系统中茎流的
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S664.1

【引证文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 李瑛;延迟荧光信息处理技术在植物光合及逆境生理检测中的应用[D];大连海事大学;2010年
10 曹春晖;两种赤潮藻对锰的生理生态响应[D];中国海洋大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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4 董远德;史建新;乔园园;;核桃不同破壳方式的破壳取仁效果[J];农产品加工(学刊);2007年09期
5 赵双凤;;成县核桃地方品种及利用初探[J];甘肃林业科技;2007年03期
6 李林;任志勇;郭立新;;核桃高接换优试验研究[J];山西果树;2008年02期
7 田建保;王勇;武彦霞;程恩明;张述义;刘朝红;;核桃新品种——金薄香8号的选育[J];果树学报;2009年03期
8 郝俊梅;宫墨林;王秀峰;于春彦;;清香核桃栽培技术[J];河北林业科技;2009年04期
9 张宏潮;应该重视核桃生产品种化问题[J];农业新技术;1982年05期
10 田宝远;安惠民;周艳;;核桃早熟、优质、丰产、抗逆新品种温185的选育[J];塔里木大学学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李学峰;;辽西地区优质核桃高产栽培技术的研究[A];辽宁省植物保护学会、辽宁省昆虫学会2011年学术交流研讨会(西安)论文集[C];2011年
2 辛国奇;张海州;魏宏敏;胡耀辉;韩红;;核桃种子直播砧木育苗试验[A];经济策论(上)[C];2011年
3 王国安;买买提·艾力;虎海防;;孤雌生殖在核桃品种遗传纯化中应用的探讨[A];全面建设小康社会——中国科协二○○三年学术年会农林水论文精选[C];2003年
4 杨俊强;刘慧敏;吴国良;;早、晚实核桃过氧化物酶同工酶比较研究[A];第四届全国干果生产、科研进展研讨会论文集[C];2005年
5 王国安;;孤雌生殖在核桃品种遗传纯化中的应用[A];持续发展,再创辉煌——中国林学会林木遗传育种分会第五届年会文集[C];2002年
6 王国安;买买提·艾力;虎海防;;孤雌生殖在核桃品种遗传纯化中应用的探讨[A];第三届全国干果生产与科研进展学术研讨会论文集[C];2003年
7 王国安;买买提·艾力;虎海防;;孤雌生殖在核桃品种遗传纯化中的应用[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(下)[C];2003年
8 何丽;;林农间作是促进新平县平甸乡核桃产业发展的有效措施[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
9 赵宝军;宫永红;刘广平;王仕海;;美国加州核桃遗传改良研究现状[A];第五届全国干果生产、科研进展学术研讨会论文集[C];2007年
10 金祖昭;潘庆牧;;早实核桃实生苗在川北山区的早期表现[A];第五届全国干果生产、科研进展学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宋冬平 本报记者 呷龙;木里:大力实施核桃品种优质化改良[N];凉山日报(汉);2009年
2 主持 高鹏;核桃也能赌?[N];中国商报;2010年
3 宋奇瑞;柞水抓技术培训促核桃改良[N];商洛日报;2011年
4 通讯员 容新海 王雯;核桃成乌什农民致富“金蛋蛋”[N];阿克苏日报(汉);2011年
5 程海 边淑华;核桃:20万温宿农民增收的支柱产业[N];农民日报;2011年
6 通讯员 田银平;武都区46万亩核桃丰收上市[N];甘肃日报;2011年
7 记者 路丽华 实习生 范晶晶;左权农民竞相种植“摇钱树”[N];晋中日报;2011年
8 记者 辛向东;我州荣获“中国核桃第一州(市)”殊荣[N];大理日报(汉);2010年
9 邹春林 周永佼 广安区记者站 廖小兵;石头缝里“抠”效益[N];广安日报;2011年
10 记者 田秀忠 通讯员 夏荣铁 赵彦锋;核桃种植助大峪山民致富[N];平顶山日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 马艳萍;鲜食核桃采后生理及辐照效应研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 刘朝斌;核桃遗传多样性与优良类型选择研究[D];西北农林科技大学;2012年
3 马庆国;中国核桃品种的遗传多样性研究[D];中国林业科学研究院;2012年
4 赵鹏;核桃属植物种质资源分子鉴定与遗传分析[D];西北农林科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 都婷;山西省核桃种植情况调查与养分需求规律初探[D];山西大学;2010年
2 孟亚楠;核桃坚果性状遗传特性与优系选择研究[D];山东农业大学;2010年
3 何鑫;核桃分级机的设计及试验研究[D];新疆农业大学;2010年
4 刘清华;核桃种子萌发及苗期生长特性研究[D];山东师范大学;2011年
5 董诗韩;多辊挤压式核桃破壳机的设计及试验研究[D];新疆农业大学;2011年
6 刘亚斌;超声协同复合酶法制备高活性核桃原浆工艺研究[D];山西大学;2011年
7 吕朋翔;核桃破壳力试验及核桃剥壳机主要部件虚拟样机设计[D];昆明理工大学;2011年
8 张琦;核桃营养成分及养分需求规律研究[D];山西大学;2011年
9 吴夏花;营养型核桃多肽粉的研制[D];山西大学;2012年
10 罗永飞;石棉县核桃资源调查及优树选择[D];四川农业大学;2012年
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