玉米茎木质部水力特性对水盐胁迫的响应研究
在全球环境变化和人类活动加剧的情况下，植物木质部水力特性对胁迫环境的响应已经成为植物逆境研究的重要内容和热点。植物茎干随着生长会进化出许多导管(管道分子或管胞)，这些导管是植株长距离输水的重要通路，能够把根系吸收的水分和养分高效地运输到叶片，保证植物的水分和养分供应平衡[1]。因此，维持植物根-茎-叶内水分运输的连续性对于植物的生存和生长是极其重要的。本文以玉米为研究对象，通过人工气候室的桶栽试验，设置水分胁迫(LD)、盐分胁迫(WS)和水盐联合胁迫(SY)3个处理，采用低压液流技术(LPFM)测定木质部水力导度并计算栓塞程度，系统分析了不同胁迫对玉米的生长生理指标(叶面积、株高等)、气体交换参数(净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、荧光参数)、作物水势(土、根、叶)及茎流的影响，旨在探究玉米木质部水力特征对水盐胁迫的响应，明确水盐胁迫诱导茎木质部栓塞形成的机理，为作物适应胁迫环境的生理生态特征提供理论依据和数据支撑。取得的主要研究结果如下： (1)水、盐胁迫和水盐联合胁迫均会降低玉米水势，使植株体内渗透势平衡遭到破坏，导致玉米光合性能受到抑制。不同胁迫因子对玉米叶片光合作用的抑制程度不同，比较而言，干旱胁迫对玉米光合作用的抑制作用比盐分胁迫更强。与CK比较，LD、WS、SY处理的净光合速率分别降低了49.2%、10.6%、59.2%，气孔导度分别降低了74.2%、27.9%、83.2%，蒸腾速率分别降低了65.8%、18.1%、76.9%。各项叶绿素荧光参数均都呈现为CK>LD>WS>SY，其中PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm相对于CK分别下降了4.29%、5.60%、6.91%。 (2)水盐胁迫对叶、根、土水势的影响程度与胁迫程度成正相关关系。胁迫条件下，玉米的叶水势、根水势及土水势均降低，都表现为SY>WS>LD>CK。不同胁迫处理的叶-土水势差随着胁迫程度增加而减小，相对于CK，LD、WS、SY处理的土叶水势差分别降低了12.97%、26.18%、35.91%。玉米根系的吸水输水能力在胁迫条件下呈显著降低趋势。 (3)不同胁迫方式会导致不同程度的栓塞，栓塞程度越高，玉米茎干中的空穴化现象越严重，茎木质部输送水分就更加困难，茎流流速也就越低。在胁迫条件下，LD、WS、SY处理的茎流峰值相比于CK降低了54.3%、76.2%、81.9%，且胁迫处理会使茎流峰值提前，胁迫程度越高，峰值越靠前。各处理的日茎流总量表现为CK>LD>WS>SY，且随着胁迫程度加深，茎流日累积量的增幅速度越缓慢。 (4)与对照组CK相比，LD、WS和SY处理的茎干初始水力导度Ki分别下降了35%、63%、71%。水力导度损失百分比PLC分别增加了147%、243%、381%，即在水盐胁迫条件下，玉米茎木质部的栓塞程度增高了2-4倍左右，玉米吸水输水能力严重降低。当栓塞程度增大之后，最先体现在玉米上的现象就是叶片萎蔫，叶面积减小，植株矮小，作物生长受到抑制。LD、WS和SY处理3个胁迫处理下玉米株高较CK分别下降了16.4%、25.8%、29.6%，叶面积较CK分别下降了24.7%、31.1%、35.3%。
玉米;木质部;水力特性;水盐胁迫;光合作用
华北水利水电大学
硕士
农业水土工程
徐建新;孙景生
2020
中文
S513
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）