目的:作物在生长发育过程中不可避免的要遭受各种非生物胁迫,其中西北内陆地区尤以干旱最为严重。本实验旨在研究土壤干旱对大麦幼苗期根系生长发育的影响,并进一步探究根鞘这一特殊根系结构在土壤干旱条件下的生理功能,为今后大麦抗旱品种筛选提供依据。方法:实验采用盆栽称重控制土壤含水量的方法来模拟植物田间受到的土壤干旱胁迫,分别设置不同强度的土壤干旱处理,研究土壤干旱条件下大麦幼苗根系形态特征,根鞘大小,根系吸收能力,根系部分抗氧化酶活性,渗透调节物质以及根系细胞的受损程度,并通过多元线性回归模型的建立进一步解释根鞘在干旱条件下的重要作用。结果:(1)土壤干旱条件下,大麦作为须根系作物会抑制根系伸长,转而进一步扩大根分支数量以应对土壤干旱;适度的干旱处理可以在一定程度上促进根毛生长发育;同时对植物根系的横截面切片观察实验发现干旱不仅会使根系直径减小,同时会导致皮层薄壁细胞失水皱缩,髓腔向内折叠塌陷,甚至皮层细胞破损致使中柱直接裸露。(2)随着土壤干旱程度的加深,根活性吸收面积逐渐减小,而根系活力则呈先上升后下降的变化趋势。(3)4个大麦品种在轻度和中度干旱条件下抗氧化酶活性均有不同程度的增加,重度干旱条件下过氧化氢酶的活性剧烈下降。同时抗旱品种较之敏感品种,在胁迫处理下其超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性始终保持在较高水平,并且过氧化物酶活性增长幅度也较为平稳。(4)植物根系细胞内的渗透调剂物质脯氨酸在干旱条件下可以于细胞中呈数倍或数十倍的积累。(5)干旱处理下4个大麦品种的根系细胞中的丙二醛含量,过氧化氢和超氧阴离子含量均呈上升趋势。抗旱品种仅在重度干旱下活性氧出现剧烈增加而干旱敏感品种则出现在中度干旱下。(6)适度干旱会促进根鞘的形成,同时根毛长度的数量分布与根鞘大小之间存在相同的变化趋势,而回归模型分析则表明根鞘大小与品种抗旱性,抗氧化酶之间存在显著正相关的关系,与脯氨酸和丙二醛之间存在显著的负相关关系。结论:(1)土壤干旱条件下,大麦根系组织结构受干旱胁迫影响而遭到破坏,为了应对这一胁迫作为须根系作物其能够抑制根系深扎,转而增加根分支数量,调整根系于土壤中的分布来应对干旱。(2)对根系吸收能力的研究发现,根系活力和根活性吸收面积能够在一定的胁迫范围内存在一定程度的补偿效应。(3)干旱条件下植物自身能通过大量积累渗透调节物质以及提高抗氧化酶活力应对干旱。并且在干旱处理下抗旱品种较之敏感品种酶活力,脯氨酸含量均保持在较高水平,而丙二醛以及活性氧的积累速率也较为平稳。(4)在土壤干旱条件下,植物体在根和外围土之间形成了一层含水量相对较高的缓冲区域叫做根鞘,根鞘的存在可以最大限度的维持植物组织细胞中脂和膜的完整性,并且其对于植物根系感知周围土壤水分变化不存在阻碍作用,在这种情况下植物体自身不仅可以减少根系细胞的受损程度,而且可以顺利接受土壤干旱的初级信号并通过植物体内一系列的次级信号转导网络启动各种应对干旱胁迫的响应机制。