干旱脅迫下棉花葉片光合特性的適應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、干旱適應(yīng)性是植物對干旱脅迫的一種生理響應(yīng)機(jī)制，而不同的植物對脅迫的敏感度不同，形成不同的干旱適應(yīng)性機(jī)制。棉花作為一種耐旱性較強(qiáng)的作物，具有獨特的適應(yīng)干旱環(huán)境的特性。新疆作為我國重要的棉花生產(chǎn)基地，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)完全依賴灌溉，因此研究棉花光合作用的干旱適應(yīng)性機(jī)制，揭示棉花的高效用水機(jī)制，對探討棉花節(jié)水栽培具有重要的意義。本文以棉花品種新陸早45號為試驗材料，在人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)棉株，通過特定的干旱處理方式，獲得對照（正常灌溉）處理、產(chǎn)生干旱適應(yīng)性

2、處理和未產(chǎn)生干旱適應(yīng)性處理的棉株。通過研究葉片碳同化、熒光參數(shù)、光合色素含量、碳氮比、抗氧化酶系和細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及氣孔特性的變化，分析干旱脅迫下棉花形成干旱適應(yīng)性的各種生理生化反應(yīng)，揭示棉花形成表型干旱適應(yīng)性的生理機(jī)制，研究結(jié)果為棉花的有限灌溉技術(shù)和抗旱性品種選育提供思路和參考依據(jù)。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴為了揭示棉花形成干旱適應(yīng)性后葉片的光合適應(yīng)機(jī)制，比較產(chǎn)生干旱適應(yīng)性與未產(chǎn)生干旱適應(yīng)性棉株的葉片碳同化和熒光參數(shù)的差異。以棉株倒

3、數(shù)第一片完全展開葉為對象，測定葉片氣體交換參數(shù)、光合色素含量、快速光曲線、能量分配以及光化學(xué)活性的變化。結(jié)果表明，與對照相比，干旱脅迫降低了棉花葉片的凈光合速率、光合色素含量以及表觀電子傳遞速率。與干旱未適應(yīng)處理相比，棉花形成干旱適應(yīng)性后葉片的凈光合速率得到提高，葉片的氣孔導(dǎo)度和葉綠素含量也明顯增加。這表明產(chǎn)生干旱適應(yīng)性后棉花的光合性能得到了改善。對形成干旱適應(yīng)性后棉花葉片的熒光參數(shù)測定表明，棉花形成干旱適應(yīng)性后，光系統(tǒng) II（PSII

4、）實際光化學(xué)效率和光化學(xué)猝滅系數(shù)的升高有利于保持較高的光合速率。同時，較高的CEF（圍繞PSI循環(huán)電子流）有利于ATP的合成，是干旱適應(yīng)性葉片較高光合能力的重要原因之一。
　?、茷榱岁U明棉花形成干旱適應(yīng)性后碳氮代謝和抗氧化酶的適應(yīng)機(jī)制，研究了不同干旱處理方式下棉花葉片的比葉重、碳氮比和抗氧化酶系的變化。結(jié)果表明，與對照相比，干旱脅迫降低了葉片的比葉重和碳氮含量，而抗氧化酶系活性降低引起 MDA含量增加，導(dǎo)致膜脂過氧化程度加重。與干

5、旱未適應(yīng)葉片相比，干旱適應(yīng)葉片具有較高的比葉重，同時碳氮含量較高，說明干旱適應(yīng)性葉片碳氮代謝旺盛，為較高的葉綠素含量及各種生理生化反應(yīng)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于改善葉片的光合性能。同時，產(chǎn)生干旱適應(yīng)性葉片的SOD和CAT的活性較大，清除活性氧的能力加強(qiáng)，導(dǎo)致MDA的含量降低，減少了膜脂過氧化，降低了干旱脅迫對棉花光合器官的損傷。
　?、菫榱私沂久藁ㄐ纬筛珊颠m應(yīng)性后，葉片結(jié)構(gòu)和氣孔特性的光合適應(yīng)機(jī)制，比較了干旱未適應(yīng)葉片和干旱適應(yīng)葉片的

6、解剖結(jié)構(gòu)和氣孔特征的變化。結(jié)果表明，干旱脅迫造成葉片表皮細(xì)胞變小，柵欄組織和海綿組織排列緊湊（尤其是海綿組織），使細(xì)胞空隙變小，密度增大，增加了光在葉肉中傳播和擴(kuò)散的阻力。而與干旱未適應(yīng)葉片相比，形成干旱適應(yīng)性的棉花葉片柵欄組織和海綿組織排列較疏松，葉片厚度增大但密度較小，加之表皮細(xì)胞形態(tài)凸透、體積較大，增加了對光能的利用能力，使葉片能保持較高光合速率。通過比較干旱未適應(yīng)性和干旱適應(yīng)性葉片的氣孔發(fā)現(xiàn)干旱適應(yīng)性葉片的氣孔密度小但氣孔大，有