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《山东农业大学》 2007年
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转基因抗虫棉耐盐性筛选与甜菜碱浸种提高棉苗耐盐性的研究

李玉静  
【摘要】: 针对盐碱地棉花生产上亟待解决的棉花成苗难问题,通过对15个转基因抗虫棉品种(系)进行耐盐类型划分与棉苗耐盐机理研究,阐明了棉籽发芽时期耐盐类型划分指标和盐胁迫对棉籽发芽幼苗期的影响,并对甜菜碱浸种提高棉苗耐盐性进行了研究。 试验于2005—2007年在室内和山东农业大学科技示范园进行,采用种子幼苗培养室和室外盆栽相结合的方法,对15个转基因抗虫棉品种(系)进行耐盐类型划分,选耐盐性强的鲁棉研28号和耐盐性弱的99B为试验材料进行了盐胁迫对棉籽发芽幼苗期的影响和甜菜碱浸种提高棉苗耐盐性研究。主要试验结果如下: 1.转基因抗虫棉发芽时期耐盐指标评价与类型划分 在4个不同盐浓度梯度胁迫下,通过对下胚轴长度、单株干重、发芽率、发芽指数、活力指数的耐盐系数进行相关分析、逐步回归分析和聚类分析,结果表明,种子活力指数的耐盐系数可作为棉花发芽时期耐盐性鉴定的重要指标,在0.8%和1.2%浓度的盐胁迫下与下胚轴长度(x1)、单株干重(x2)、发芽率(x3)、发芽指数(x4)的耐盐系数均有关,最优方程分别为Y=-0.523-0.053X1+0.468X2-0.074X3+1.325X4(R2=0.988)和Y=-0.030X1+0.174X2+0.021X3+0.714X4-0.117(R2=0.996)。高抗盐品种鲁棉研20号、抗盐品种有鲁棉研28号、中棉所41号,耐盐品种有鲁棉研23号、H963,不抗盐品种有99B、鲁棉研27号、98-4,以上品种在0.4%~1.2%盐浓度胁迫条件下耐盐性表现稳定,为盐碱地植棉选种提供理论依据。 2.不同盐胁迫对棉籽发芽幼苗期耐盐性的研究 选用目前生产上主推的抗虫棉品种99B(耐盐性弱)和鲁棉研28号(耐盐性强),设定3个不同盐浓度梯度分别为0.4%、0.8%、1.2%的处理,以清水为对照进行发芽盒培养。结果表明,所有盐处理对99B的种子萌发都有显著抑制作用;而0.4%浓度盐胁迫促进鲁棉研28号种子萌发,高浓度盐胁迫时则明显抑制。无论盐浓度高低,对幼苗期棉苗生长均产生抑制作用。 盐胁迫降低子叶期子叶叶绿素含量,且胁迫增强降低幅度加大;0.4%盐浓度胁迫下叶绿素a/b值、ΨpsⅡ、NPQ和ETR值比对照增大,高盐浓度下则显著减小;盐胁迫提高鲁棉研28的Fv/Fm、Fv/Fo值,对99B的Fv/Fm、Fv/Fo值影响不明显。盐胁迫提高子叶期棉苗下胚轴和子叶中可溶性糖含量。提高子叶期和一叶期棉花子叶脯氨酸含量和SOD活性,且胁迫加强提高幅度加大。随着盐胁迫的加强,棉籽萌发幼苗期子叶POD、CAT活性和可溶性蛋白含量均呈增加趋势。两种品种表现趋势一致。 3.甜菜碱浸种对棉籽发芽幼苗期耐盐性影响的研究 选用99B和鲁棉研28号,用0、200、400、600、800μg mL-1甜菜碱溶液浸种,置于用含或不含0.6%NaCl的清水湿润的石英砂发芽盒中培养。结果表明,盐胁迫条件下,随着甜菜碱浓度的升高,棉籽发芽势、发芽指数、活力指数和下胚轴长度均呈先增后减的趋势,且均在600μg mL-1浸种时达到最大值,甜菜碱对99B萌发时期各指标的影响大于鲁棉研28的。盐胁迫条件下,甜菜碱浸种提高子叶期幼苗根、下胚轴、子叶鲜重,子叶面积,侧根数,根系活力,子叶组织含水量,子叶脯氨酸含量和子叶SOD、POD、CAT酶活性;且随浸种浓度的升高呈先增大后减小的趋势,均以600μg mL-1浸种时为最大。甜菜碱浸种降低子叶期幼苗子叶比叶重、组织水分饱和亏、水势、可溶性蛋白含量和主根长,且随浸种浓度的升高呈先减小后增大的趋势;亦以600μg mL-1浸种时为最小;两品种表现趋势一致。 4.甜菜碱浸种对棉花苗期耐盐性影响的研究 选用99B和鲁棉研28号,用600μg mL-1甜菜碱浸种,用含或不含0.4%NaCl的Hoagland营养液盆栽培养。结果表明,无论在盐胁迫还是非盐胁迫条件下,甜菜碱浸种对棉花幼苗的生长发育均有促进作用,表现为提高棉苗根、茎、叶鲜重和叶面积,且随培养时间加长提高幅度加大。甜菜碱浸种对棉花幼苗生理特性亦均有显著影响,可促进棉花苗期叶片叶绿素合成,降低叶绿素的a/b值,增加叶绿素荧光动力学参数Fv/Fm、Fv/F0、光合电子传递速率(ETR)和光系统Ⅱ的实际量子效率(φPSⅡ)值,从而提高棉花苗期叶片的光合能力;并提高棉花苗期叶片和茎秆可溶性糖含量及叶片脯氨酸含量,降低棉花苗期子叶相对电导率,提高棉花苗期渗透调节能力;同时还增强棉苗子叶硝酸还原酶活性,促进棉苗氮素代谢;提高棉苗根活力,降低棉苗叶片水势,缓解盐胁迫伤害。两品种对甜菜碱的反应趋势一致,但99B比鲁棉研28更敏感一些。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S562

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