【摘 要】
:
近年来,高温天气频发对喜凉作物马铃薯的安全生产造成一定威胁。为探究花后高温胁迫对旱区马铃薯早衰的响应机理,于2020年与2021年在宁南山区以当地主栽品种(青薯9号)为试验材料,采用单因素随机区组试验设计,设T1(35±2℃)、T2(30±2℃)自然温度、T3(25±2℃)3个温度,块茎形成期于试验小区搭建拱棚模拟人工气候室进行温度处理,研究了高温胁迫对马铃薯叶绿素含量、光合荧光特性、抗氧化酶活性
【基金项目】
:
国家科学自然基金《旱区马铃薯块茎淀粉形成对高温胁迫的响应机制研究》(31860336);
论文部分内容阅读
近年来,高温天气频发对喜凉作物马铃薯的安全生产造成一定威胁。为探究花后高温胁迫对旱区马铃薯早衰的响应机理,于2020年与2021年在宁南山区以当地主栽品种(青薯9号)为试验材料,采用单因素随机区组试验设计,设T1(35±2℃)、T2(30±2℃)自然温度、T3(25±2℃)3个温度,块茎形成期于试验小区搭建拱棚模拟人工气候室进行温度处理,研究了高温胁迫对马铃薯叶绿素含量、光合荧光特性、抗氧化酶活性、淀粉含量与淀粉形成关键酶活性、产量以及产量构成的影响。除此之外,并对马铃薯块茎和叶片进行转录组测序分析。主要结果如下:1.高温胁迫显著降低马铃薯的叶面积指数(LAI)、功能叶片的SPAD值、叶绿素a含量、叶绿素b含量和类胡萝卜素含量。两年试验数据显示,高温胁迫后,T1处理的LAI较T3处理下降9.12%~27.45%和 21.56%~26.09%,T1 处理的 SPAD 值较 T3 处理显著降低 13.95%~11.31%和8.09%~8.17%,T1处理的叶绿素a含量较T3处理显著下降45.66%和34.02%,T1处理的叶绿素b含量较T3处理显著降低49.85%和29.39%,T1处理的类胡萝卜素含量较T3处理显著降低16.44%和 37.68%。2.高温处理后马铃薯功能叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(GS)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)均显著降低,T1处理与T3处理相比,净光合速率降低13.4%和23.12%,气孔导度降低20.27%和16.14%,胞间二氧化碳浓度降低8.43%和8.12%,蒸腾速率降低16%和19.72%。除此以外,高温处理后马铃薯功能叶片的Fv/Fm(PSⅡ最大光化学效率)、Fv/Fo(PSⅡ潜在活性)、PI(PSⅡ综合性能参数)均显著下降。3.高温胁迫后,T1处理的相对电导率较T2和T3处理平均升高14.09%、10.13%(2020年)和23.38%、26.31%(2021年),T1处理的丙二醛(MDA)含量将较T3处理平均增加14.05%和19.5%,导致马铃薯早衰。与此同时,高温处理下的脯氨酸(Pro)含量也显著增加,叶片中的抗氧化酶(SOD、CAT、POD)活性均显著升高。由此可见,高温逆境下的马铃薯会通过提升保护酶的活性来抵御逆境伤害。4.高温处理后,马铃薯块茎直链淀粉含量、支链淀粉含量、总淀粉含量均显著降低,且各处理淀粉含量均表现为T1<T2<T3,淀粉形成关键酶(AGPase、UGPase、SSS、SBE、GBSS)的活性均下降显著,温度处理后,T1、T2、T3处理的淀粉形成关键酶活性均表现为T1<T2<T3。由总淀粉积累模拟参数可知,T3处理下的最大淀粉积累速率表现最优。5.高温处理下的马铃薯每穴薯重较常温处理降低20.80%(2020年)和8.96%(2021年),大薯数较常温处理下降25%(2020年),较低温处理下降50%(2021年),其他产量构成因子均无显著差异,最终的产量表现为高温处理下最低,马铃薯各器官干物质积累量在高温处理后也有不同程度的下降,高温处理后均表现为T1<T2<T3。6.通过对马铃薯块茎转录组的分析,找到与淀粉代谢相关的基因10个,其中3个上调表达基因,主要参与氨基糖和核苷酸糖代谢、果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢,促进淀粉的积累;7个下调表达基因,主要参与氰基氨基酸代谢、苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢等途径。通过对马铃薯叶片转录组分析得出,花后高温胁迫可以使光能捕获相关蛋白复合物的基因上调,从而有效抵御高温胁迫;花后高温胁迫还会削弱光合电子传递及光系统Ⅱ活性,从而减弱光合作用,减少光合产物的形成。综合分析表明:高温胁迫后,马铃薯叶片中的活性氧、丙二醛等具细胞毒性的物质增加,导致马铃薯叶片的LAI、SPAD值、叶绿素含量、光合指标、荧光参数等降低,淀粉合成关键酶活性也不同程度降低,马铃薯在受到伤害后,自身通过增强抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,增多非酶保护性物质(Pro)来抵御逆境的伤害。最终导致马铃薯淀粉含量与产量降低的结果。
其他文献
为研究宁夏引黄灌区麦后复种饲草在不同施氮量处理下对地力影响,以燕麦:“喜韵”,高粱:“绿巨人”,青贮玉米:“利合16号”为试材,采用裂区设计,主区(A)为不同种类的饲草,高粱(A1)、玉米(A2)、燕麦(A3),副区(N)为不同氮素施用量(N1:0kg·hm-2,N2:180 kg·hm-2,N3:225 kg·hm-2,N4:270 kg·hm-2),通过饲草生长期间植株生长状况、土壤理化性状、
研究肥料增效技术对降低甘蔗种植成本、提高经济效益具有重要意义。本实验室利用微生物代谢产物与改性天然纳米黏土复配,研发了新型肥料增效助剂技术。本文对肥料增效助剂的表观形态特征进行了观察,对其生物安全性进行了评估,并设计双因素小区试验,分析其对甘蔗产量及品质性状、蔗田土壤理化性质、根际土微生物多样性等的影响。小区试验以100%复合肥为对照(CK),设置7个处理:100%复合肥+10%增效剂(T1);1
近年来,随着全球气候变暖,极端气候频繁发生,尤其是灌浆期高温引起小麦早衰,严重影响小麦的产量和品质。为此本试验模拟春小麦花后高温胁迫,同时在花后不同时期喷氮,研究对春小麦生理机理的影响。研究于2020-2021年展开田间试验,采用裂区试验设计,主区为喷氮时期分别是花后5天、10天、15天、20天4个叶面喷氮时期(叶面喷氮用2%的尿素),以不喷施氮肥为对照,副区为温度设25℃±2℃(CK)和35℃±
为了探究化肥减量配施有机肥对宁南山区农田土壤环境和马铃薯生长的影响,本试验以青薯9号马铃薯品种为试验材料,设置5个处理(CK为单施化肥,T1为化肥减量20%配施有机肥,T2为化肥减量40%配施有机肥,T3为化肥减量60%配施有机肥,T4为单施有机肥),分别研究化肥减施配施有机肥后土壤的养分、酶活性,马铃薯植株生理和马铃薯块茎的产量品质等指标的变化,初步揭示化肥减量配施有机肥对农田土壤环境和马铃薯生
小麦深刻影响着世界和我国的粮食安全,随着人们生活水平的提高,对小麦品质提出了更高的要求。矿质元素含量是小麦重要的品质性状之一,分析不同来源小麦矿质元素含量,并结合有益元素含量分子标记辅助选择优异材料,对宁夏栽培小麦矿质元素含量育种改良意义重大。本研究对103份普通小麦及亲缘种籽粒铁、锌、硒、砷和镉5种矿质元素含量进行综合分析,并开展有益元素铁和锌含量分子标记辅助选择。主要研究结果如下:1.小麦籽粒
覆膜与间作是重要的农田管理方式,既可以提高土壤性状,又能挖掘土壤潜力,同时对土壤真菌组成及多样性有重要作用。本试验采取两因素随机区组设计,两因素分别为覆膜(不覆膜、覆白膜、覆黑膜)、种植模式(马铃薯单作、黑豆单作、马铃薯黑豆间作),即单作马铃薯不覆膜(P)、单作黑豆不覆膜(B)、马铃薯黑豆间作不覆膜(PB)、单作马铃薯覆白膜(WMP)、马铃薯黑豆间作覆白膜(WMPB)单作黑豆覆白膜(WMB)、单作
宁夏地区水稻种植有插秧和直播两种方式,与插秧稻比较,直播稻存在出苗率低、难以获得全苗匀苗、杂草稻危害严重、根系分布浅、群体抗逆性差等弊端,同时受低温冷害和土壤盐渍化影响,导致播期延迟,生育期缩短,严重影响了产量。覆土直播是旱直播的一种方式,初步研究表明具有节水、提高出苗保苗率、增产等优势,呈现良好的应用前景。为明确覆土直播方式下播深和播量对水稻生长发育和产量的影响,本研究以宁夏主栽水稻品种富源4号
随着人类不断对栽培小麦的定向选择,使小麦大量优异基因丢失,不能适应稳产、优质及抗病的需要。因此,提高小麦的产量、品质及抗病性一直是育种工作者的目标。国内小麦种植主要以普通小麦为主,而普通小麦品种间杂交,通过基因重组或累加,产生了综合双亲甚至超亲性状,不仅丰富了小麦育种资源,而且也培育了大批优良品种,对于保证粮食安全贡献重大。本研究对2个普通小麦品种宁春4号和云麦52号的农艺、品质性状及白粉病抗性进
为了探讨生物质炭基肥对旱区土壤耕层质量及玉米生长的影响,以‘先玉335’为试验材料,采用单因素随机区组试验设计,设置以下五个处理:CK施用普通化肥(N225kg·hm-2、P2O5 120kg·hm-2、K2O 90kg·hm-2),T1、T2、T3、T4 分别施用生物质炭基肥 1087.5kg·hm-2、960 kg·hm-2、870 kg·hm-2、750 kg·hm-2,研究生物炭基肥对旱区
降水不足和季节性高温是限制干旱地区玉米生长的重要因素。通过滴灌覆膜措施来降低玉米生育期土壤水热环境对其生长造成的负面影响,是玉米增产增益的关键技术手段。故本研究以中晚熟玉米品种“先玉1225”,采用单因素随机区组试验。设置4种不同类型地膜覆盖,即渗水地膜(S1)、氧化生物双降解膜(S2)、全生物降解膜(S3)和普通地膜(P),以不覆膜为对照(CK),系统研究滴灌条件下不同地膜覆盖对玉米生长发育、土