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羽毛针禾抗旱生理机制的初步研究

官保华  
【摘要】:羽毛针禾(Stipagrostis pennata),本属约有150种,广布于温带和亚热带的干旱地区。我国有11种,新疆有3种,集中分布在新疆北部古尔班通古特沙漠。羽毛针禾喜生于流动半流动沙地,它抗旱、耐风蚀、耐沙埋,是固定流沙地不可多得的一种固沙植物,常与白皮沙拐枣、白梭梭等适沙耐沙植物有机结合形成群落。对它的生理生化特性进行研究,不但有利于发现植物抵抗逆境胁迫的机制,而且为植物抗旱品种选育的基因工程提供理论基础。 本文调查了野生羽毛针禾形态结构并对其特殊根套结构做了解剖研究,发现其在长期干旱沙漠环境中,形态结构、解剖结构均发生了一系列适应性,并形成了极强的抗旱性。如叶子变小、蜷曲、分泌蜡层,茎部短小,根形成根套(根毛、表皮细胞、薄壁细胞以及表皮细胞与薄壁细胞形成的腔室)。尤其是其特殊结构根套的形成,有利于其吸水保水,并具有隔热、吸收养分等功能,增加了对沙子的抓力,稳固沙子的功效,为其适应沙漠环境奠定了物质基础。 利用光合测定仪LI6400对羽毛针禾光合生理进行了测定,发现其光合速率日变化呈现典型的单峰曲线,没有“午休”现象,峰值出现在一日中的14:00时为8.9μmol?m-2?S-1。蒸腾速率、气孔导度日变化均为“单峰”曲线。目变化呈相同的趋势。说明羽毛针禾在强光时对光乃有较高的利用率和适应能力。外界温度对叶温和气孔导度的影响比较大,叶温对气孔导度的影响也比较大。气孔导度的瞬时变化提高了其适应沙漠环境能力。 模拟干旱胁迫实验用10%,20%,30%PEG6000处理羽毛针禾,结果表明:在72h内,随着PEG浓度的增大,膜通透性增大,可溶性蛋白有明显的增高。可溶性蛋白含量、脯氨酸均是羽毛针禾体内有效的渗透调节物质,但是脯氨酸含量基本上没有太大的变化。丙二醛含量先升高后降低,说明体内活性酶起到了保护膜的功能。SOD酶、CAT酶活性从胁迫开始就持续升高,它们在干旱胁迫前期、中期起主要保护作用。POD酶活性在整个胁迫过程中始终低于对照水平,它是干旱胁迫后期起保护作用的基础酶。 通过对羽毛针禾各方面的仔细观察,发现它是极端环境中一种极好的抗旱基因的资源,利用这种特色稀有植物,筛选、克隆出与抗旱直接相关的基因,揭示其适应性的机制,研究其遗传基础,充分发掘其潜在的基因资源,并将其用于农作物品种改良,具有巨大的学术和经济价值。


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1 官保华;羽毛针禾抗旱生理机制的初步研究[D];石河子大学;2009年
2 马大伟;古尔班通古特沙漠南缘羽毛针禾种群生态功能与建群机制研究[D];石河子大学;2010年
3 陈接华;准噶尔盆地不同居群羽毛针禾细胞特性研究[D];石河子大学;2013年
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