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《湖南农业大学》 2010年
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湖南省绣球属(Hydrangea)植物资源及耐铝特性研究

彭尽晖  
【摘要】: 绣球属(Hydrangea L.)植物是园林中重要的观赏植物,又具有多种药用价值,同时,由于其在绣球花亚科演化上处于一个中心位置,具有重要的分类学上意义。 湖南省是绣球属植物的一个分布中心,也是遭受铝毒严重的省份。绣球属中的八仙花作为耐铝植物对铝毒表现出较强的忍耐能力和积累能力。论文通过对湖南省绣球属资源的调查收集,比较绣球属植物的耐铝特性和生理响应,以期筛选出高耐铝的种或品种,为揭示植物耐铝机理和防治铝毒提供理论基础和实践指导。目前国内外对绣球属铝胁迫下耐铝毒特性的研究少见报道。 论文从以下几个方面对绣球属植物资源及耐铝特性进行研究,结论如下: 1、首次对湖南省绣球属植物资源进行调查,并以南岳衡山风景名胜区、八大公山国家级自然保护区、大围山国家森林公园的绣球属植物资源为调查对象,实地勘察绣球属植物的典型自然群落及种类数量,得出湖南省绣球属种类丰富,共有绣球属植物15种3变种,占中国现有绣球属资源的39.1%。 2、为探讨绣球属几种植物叶片气孔器和表皮毛特征与系统学的关系,首次采用光学显微镜和扫描电镜对绣球属植物叶片表面进行观察,结果表明:不同植物单位面积的气孔密度、气孔器形态有差别,八仙花、蜡莲绣球、圆锥绣球气孔呈长椭圆形,柔毛绣球呈卵圆形,气孔密度最大是柔毛绣球,为819.43个/mm2,最小的是圆锥绣球,286.05个/mm2,这可能与其抗逆性和生长势有关。表皮毛及附属物在外形上区别明显,蜡莲绣球表皮毛呈狭长的线状,毛上附属物为丘状突起;柔毛绣球表皮毛呈片状,附属物为乳突状突起;圆锥绣球表皮毛呈圆锥状,附属物为星状突起;八仙花无明显表皮毛,附属物为颗粒状蜡被物。从所观察的气孔器、表皮毛的形态特征及表皮毛上附属物形状等的变化,反映出来的突显差异支持了中国树木志绣球属的划分。 3、采用单因素试验设计方法,首次建立了绣球属SRAP分子标记最佳反应体系为25μL:10×PCR Buffer2.5μL、DNA模板30ng、Mg2+浓度1.6mmol/L、dNTPs浓度0.6mmol/L、TaqDNA聚合酶3.5U、引物浓度为0.2μmol/L。从110对引物中筛选出14对引物组合,对19份绣球属材料进行了SRAP扩增,共扩增出233条带,其中多态性带为232条,多态性比率为99.7%。基于NeiLi对19份绣球属材料的遗传相似系数进行分析,大部分材料的遗传距离比较远,在GS值分别为0.27和0.43处,所有材料聚为4类,其中1号伞形绣球单独聚为1类;第2类为除八仙花18号品种外的其余7个栽培品种;第3类为八仙花栽培种18号、蜡莲绣球、阔叶蜡莲绣球、长柄绣球、大枝绣球、紫背绣球、光柄绣球、柔毛绣球、柳叶绣球;第4类包括6号圆锥绣球和10号白背绣球。19份供试材料划分为3个系,即绣球花系(Ser. Petalanthae),由伞形绣球和八仙花7个栽培品种组成;腊莲系(Ser. Piptopetalae):由腊莲绣球、阔叶腊莲绣球、长柄绣球、大枝绣球、紫背绣球、柔毛绣球、光柄绣球、狭叶绣球和八仙花栽培种18组成;挂苦树系(Ser.Heteromallae),由圆锥绣球和白背绣球组成。4、首次对来源绣球属3个系的植物进行铝胁迫下光合特性比较。结果表明:随着Al3+浓度升高,几种绣球属植物的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均呈先逐渐升高,而后逐渐降低。较低浓度的铝(≦0.15mmol·L-1)有利于绣球属植物叶绿素和类胡萝卜素的积累,对光合作用起到促进作用。随着Al3+浓度的升高,几种试材的净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cond)均呈先上升,而后逐渐下降趋势。而饱和蒸汽压(VpdL)则相反,呈先降后升的趋势。铝胁迫对叶室气温(Tair)和叶面温度(Tleaf)的影响较小。通过隶属函数法分析得出绣球属3个系的几种植物抗性的强弱顺序为柔毛绣球腊莲绣球圆锥绣球八仙花。5、从铝吸收速率、吸收量、增加幅度三个方面对绣球属植物进行铝吸收特性研究,结果表明:八仙花、蜡莲绣球、柔毛绣球、圆锥绣球这四个植物材料Al元素的吸收速率与Al3+浓度的关系呈一元一次直线方程,且相关系数均在0.95以上,与Michaelis-Menten酶动力学方程不相符合。推断该4种绣球属植物对Al元素的吸收属于被动吸收。八仙花、蜡莲绣球、柔毛绣球和圆锥绣球在铝浓度为0.10 mmol.L-1溶液中连续培养一段时间,对Al3+的吸收速率随时间延长而下降,而对Al3+的吸收量随时间延长而增加,但增加幅度随时间延长而减少,在0-4h内增加幅度相对较大,4h以后,铝的吸收渐趋于饱和。 6、Al3+胁迫下八仙花各品种的生理指标出现一系列的变化。随着Al3+胁迫液浓度的增大,其叶片组织内可溶性糖含量出现明显的增加;脯氨酸含量变化幅度较大;可溶性蛋白质含量的变化与铝胁迫浓度呈负相关;丙二醛的含量因品种不同,增加的速度有异;SOD酶、POD活性的活性呈现先上升后下降的单峰变化趋势;叶片细胞电解质伤害性外漏率(IL)与处理浓度呈正相关。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S685.99

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