低温胁迫下棉花幼苗生理生化响应机制的研究-作物栽培学与耕作学专业论文.docxVIP

本文是 国家“十一五”科技支撑计划项目 “棉花持续优质高效生产技术体系研究与示范”、 “南疆三地州高效现代特色农业关键技术研究与集成示范 —果棉立体高效种植模式与关键技术研究” 的部分研究成果 （项目编号：2006BADB02-1; 2009BADA4B01-3） 课题主持人：张巨松 教授 （新疆农业大学） I I 低温胁迫下棉花幼苗生理生化响应机制的研究 摘 要 棉花(Gossypium hirsutum)是我国乃至全世界最重要的经济作物，棉花生产在我国国民经济中占 据非常重要的地位。由于新疆特殊的地理位置及气候环境，有着“前期升温慢、后期降温快”的气 候特点，且春季气候多变，常有明显的“倒春寒”现象，导致其生育期显著延迟，现蕾、开花和成 熟均推迟，极大地影响最终产量及品质。 本研究以新陆早 33 号(冷敏感品种)及中棉所 50 号(高耐寒品种)两个棉花品种幼苗为试验材料， 通过研究在低温胁迫下，不同胁迫温度梯度、不同胁迫时间梯度对棉花幼苗光合作用、叶片光系统 II(PSII)的光抑制、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量等有关生理生化指标的影响，阐述棉花对低 温胁迫的生理生化响应机制，以期为进一步了解棉花抗冷生理生化机制及棉花耐寒新品种选育、推 广和大规模品种耐寒性评价奠定基础。主要研究结果如下： 1、低温胁迫导致叶绿素合成及降解平衡打破，其含量升降与合成或降解占优势有关。低温胁迫 显著影响净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、非光化学猝灭系数(NPQ)；胁迫较轻时，气孔导度(Gs)、 气孔限制值(Ls)、胞间 CO2 浓度(Ci)、初始荧光(Fo)、PSII 最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII 实际光化学 效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP)可恢复至接近胁迫前水平；随胁迫强度增大，叶片组织及光化学反 应中心受损严重，电子传递过程受阻，叶肉细胞光合能力降低，更多激发能以热耗散形式消耗，以 降低光抑制程度。 2、低温胁迫下，棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和可溶性物质含量来维持代谢平衡，保护细 胞内活性大分子，减缓因低温逆境引起的过氧化伤害。15℃及 10℃低温处理对棉花幼苗叶片造成的 损害可部分减轻和恢复，而 5℃及 0℃处理下则更多通过提高可溶性糖(SS)、可溶性蛋白质(SP)含量 及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性来增强抗寒性，但仍造成严重损伤，无法恢复。 3、强耐寒性品种在低温逆境中可通过更灵敏的调节叶片叶绿素含量(Chl)、Tr 和 NPQ，并快速 启动抗氧化酶和渗透调节响应机制，保护叶片光合机构，维持较高的水分、营养吸收及运输动力和 CO2 利用能力，且保持较高的光化学转化效率和光合电子传递活性，具有更强的低温环境适应性和 恢复能力。 关键词：棉花幼苗；低温胁迫；生理生化；抗寒性；热耗散；光抑制 II II Study of Physiological and Biochemical Response Mechanism of cotton seedlings under low temperature stress Abstract Cotton (Gossypium hirsutum) is one of the most important economic crops in China and the world, cotton production occupies a very important position in our national economy. Due to the special geographical and climatic environment in Xinjiang, spring climate changed frequently, as quite often happened of ―coldness in the late spring‖ phenomenon, resulted in a significant delay in growth period, then budding, flowering and maturity were postponed too, which greatly affect the final yield and quality. Xinluzao33 (cold sensitive variety) and Zhongmiansuo50 (high cold resistant variety) were selected as test materials in this study. The physiological and biochemical indexes, including