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菊芋块茎形成及其与内源激素的关系初步研究

李玲玲  
【摘要】:盐渍环境是限制农业生产最严重的环境胁迫,在盐渍化土地上开发菊芋资源,对于利用及改良盐渍土地、增加后备耕地资源具有重要的战略意义。本研究初步探究菊芋(Helianhus tuberosus L.)块茎发育的生物学特征,阐明内源激素与块茎膨大之间的关系,探讨主要块茎内含物的积累和分配规律,为开发菊芋高产潜能提供理论支撑。本研究选取菊芋品种南芋1号和青芋2号为实验材料,研究了两菊芋品种块茎形成过程及内源激素水平变化规律,通过不同基因型菊芋块茎发育对比,初步揭示菊芋形成过程及块茎发育与内源激素的关系。以南芋1号为试验材料,采用水培方式通过NaCl处理探索盐胁迫下菊芋内源激素与生物量的关系。同时研究了土壤盐胁迫南芋1号块茎形成及内源激素水平变化规律。主要研究结果如下:1.菊芋块茎形成的主要通过木栓形成层向内产生大量的栓内层细胞及次生微管组织薄壁组织化,同时髓中薄壁组织细胞不断增殖增大。菊芋块茎发育主要分三个过程:匍匐茎生长,块茎形成,块茎膨大。不同品种块茎发育过程存在时间差异。2.块茎发育前,地上部积累的糖分临时贮藏在茎部,随着块茎生长,茎杆将临时贮藏的糖分不断向地下块茎中转运,大量蔗糖和果糖在块茎中不断聚合成果聚糖的形式贮存,块茎不断膨大。青芋2号地上干物质最大积累量和块茎可溶性糖积累速率仅为南芋1号的35.31%和9.90%,是其块茎产量较低的重要原因。3.南芋1号和青芋2号在块茎形成期间,匍匐茎或块茎中的内源激素变化表现出相同的规律:匍匐茎生长期,内源GA3和IAA水平上升;块茎形成期和块茎膨大期,内源GA3和IAA水平下降;内源ZT和ABA水平在块茎形成期间不断上升。高GA3/ABA和IAA/ABA比值有利于匍匐茎生长,比值显著下降促进块茎形成,维持较低比值有利于块茎膨大。GA3/ABA和IAA/ABA比值与块茎总糖积累显著相关。4.与对照相比,NaCl处理降低了南芋1号幼苗生物量。当NaCl浓度达4‰及以上时,地上和地下生物量与对照相比均显著下降,且总鲜重和总干重降幅随NaCl浓度增加而提高。随NaCl浓度上升,南芋1号各部位总糖和还原糖含量先上升后下降。随NaCl浓度上升,内源IAA和GA3水平先上升后下降,当NaCl浓度达6‰及以上时,内源ABA水平显著上升。5.随土壤盐度升高,南芋1号地上干物质积累量及向块茎转运效率下降,茎部可溶性糖含量下降且抑制茎部的糖分向块茎转运,块茎果聚糖合成提前但果聚糖积累速率降低。块茎形成期间,土壤盐胁迫下块茎中较高的IAA/ABA和GA3/ABA比值有助于块茎膨大前匍匐茎生长而比值下降促进块茎膨大。中度盐胁迫下叶片和块茎中IAA和GA3合成受到抑制,ABA合成受到促进。以上结果表明,菊芋块茎形成是地上部干物质向地下转运及果聚糖积累的过程,块茎形成与内源激素水平变化密切相关;盐胁迫下菊芋内源激素水平变化调节幼苗生长及块茎发育。


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