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厚荚相思的耐寒性差异机理研究及不同家系耐寒性的评价

李婷  
【摘要】:厚荚相思(Acacia crassicarpa)是一个多功能树种,它速生丰产,适应性强,耐干旱瘠薄;具根瘤,能进行固氮作用,在改良土壤结构和保持肥力等方面也具有重要的生态效益。厚荚相思喜湿热气候,低温寒害成为了限制其推广种植的重要因子。本研究通过田间寒害调查确定的耐寒与敏感两种类型家系,并以其中的12个家系为试验材料,探讨低温胁迫对厚荚相思幼苗叶状柄的生理、生化特征以及组织解剖结构特征的影响,并分析各项指标在家系间的差异,系统研究了厚荚相思的耐寒性差异机理,建立适合厚荚相思家系的耐寒性综合评价体系,并对供试家系的耐寒性作出综合评估,为今后的厚荚相思家系耐寒性早期评价提供科学的理论参考。本研究的主要结果如下: 1.厚荚相思子代测定林分遭受寒害作用,两试点受害程度不同,家系间的耐寒表现也不同,大塘试点内林分受害严重,钦州试点林分受害较轻。综合两试点各家系的寒害指数排名结果,其中10、11、26、34、35、41、43号家系田间表现出高度耐寒性,而25、33、37、39、40号家系表现出对低温寒害的高度敏感性。 2.在人工梯度降温过程中细胞膜透性增大,表现为相对电导率升高。经0℃处理后,相对电导率呈大幅上升,家系间的差异明显,在58.29%-86.50%,35、37号家系的相对电导率较低,而25、26、41号家系则高达80%以上。12个参试家系的低温半致死温度(LT50)介于0.49-5.18℃,37号家系最低,25、41号家系最高。 3.参试家系经低温胁迫处理后其保护酶活性水平增强,呈先升后降的动态变化过程,不同家系酶活性对低温的响应程度有所差别,在6-3℃范围内达到活性的峰值水平。经0℃处理后,各家系CAT活性高于CK,家系间的变化范围在9.943~34.182u·g-1·min-1,其中25、26、34、41号家系的CAT活性相对较高,达30u·g-1·min-1以上,而10、33、39、40号家系低于20u·g-1·min-1。SOD活性在家系间的差异介于194.482-389.489u-g-1,其中26、33、39、40号的活性相对于CK时减弱,其余家系则维持高于CK时的活性水平。34号家系活性最高,40号最低。 4.经低温胁迫处理后参试家系的渗透调节物质含量增加,呈先升后降的动态变化趋势,不同家系在降温过程的含量变化程度有所不同,在6-3℃降温阶段达到含量的峰值。经0℃处理,家系间的可溶性糖含量在6.904~15.629mg-g-1,除11、39、40号的含量低于CK时的水平,其余家系含量略高于CK,25号家系含量最高,39号最低。可溶性蛋白质含量经胁迫处理后,家系间含量的变动范围在0.639-1.024mg·g-1,大部分家系含量高于CK时的水平,其中35号最高,33号最低。经胁迫后参试家系的游离脯氨酸含量介于21.405~52.278μg·g-1,均明显高于CK,其中35号最高,40号最低。 5.低温胁迫处理后参试家系的MDA含量大幅上升,呈“升—降—升”的波动性变化过程。经0℃处理,各家系含量介于7.222-13.672μmol-g-1,10、34号家系的MDA含量显著低于其他家系,而40、41号家系含量最高。 6.参试家系叶状柄的组织解剖结构在梯度降温过程中有适应性改变,其叶状柄、表皮细胞、栅栏组织和中间层组织厚度均有所减小,其中栅栏组织及中间层组织变化明显。经0℃处理后,11、33、39、40号家系的栅栏组织呈现出不同程度的扭曲,细胞间隙增大,中间层组织细胞略显冻渍状;而大部分家系仍保持了较完整的组织结构。另外,组织结构紧密度(CTR)和疏松度(SR)在降温过程中具相对稳定性,随温度下降,CTR值减小,而SR值增大,经0℃处理后,家系间的CTR值介于0.38-0.45,43号家系最大,11、39、40号最小。SR值介于0.47~0.52,26号最大,37号最小。 7.通过相关性分析筛选了10个衡量厚荚相思幼苗耐寒性的指标,采用主成分分析法确定影响厚荚相思耐寒性的3个主成分。结合主成分综合模型、隶属函数法以及聚类分析进行厚荚相思幼苗家系的耐寒性综合评价,将12个参试家系划分为四个类别:第一类是耐寒性最强的家系:34、35、37、43号;第二类家系耐寒性略低于第一类:25、26、41号;第三类为耐寒性较弱家系:10、11、33、39号;第四类为对低温高度敏感家系:40号,不耐寒。


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