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苹果(Maluspumila)是西北黄土高原重点果产区的支柱性产业;但黄土高原产区多为雨养农业地区,干旱是限制当地农作物和果树生产的主要逆境因子。苹果树体的抗旱性取决于砧木。了解主要砧木资源对水分胁迫的响应特性是明确其抗旱机理、挖掘抗逆基因、推广应用的理论基础。本试验以几种原产及分布于我国甘肃省内的苹果砧木垂丝海棠(Malus halliana,‘CS’)、新疆野苹果(Malus sieversii(Ldb.)Roem.,‘XJ’)、山定子(Malus baccata(L.)Borkh.,‘SDZ’)幼苗为试验材料。采用盆栽控水试验,观察不同砧木的根系、茎段、叶片显微结构、超微结构,确定不同砧木御旱的解剖学特性;测定不同砧木光合色素、光合速率、叶绿素荧光参数等指标,明确水分胁迫对不同砧木光合性能的影响。另外,采用qRT-PCR技术分析抗性基因在不同组织和不同逆境胁迫下的表达差异。主要结果如下:1、水分胁迫下,三种砧木叶肉细胞中叶绿体超微结构都出现不同程度的损坏,CS叶肉细胞器受破坏程度显著低于XJ和SDZ;三种苹果砧木叶片栅栏组织细胞发生短缩,叶片变薄;CS的叶片显微结构变化显著小于其他两种砧木。三种砧木木质部导管密度呈下降趋势,CS木质部导管密度受干旱的影响显著小于其他两种砧木。三种砧木根系的显微结构也发生变化,XJ和SDZ内皮层细胞体积显著减小,而CS内皮层细胞形状变化不明显,且木质化程度较低2、随着水分胁迫时间的延长,叶片净光合速率(Pn)总体呈下降趋势,重度胁迫下CS叶片Pn下降幅度显著低于其他处理。水分胁迫下三种砧木气孔间导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)变化趋势基本与Pn的变化趋势相同,而胞间CO2浓度(Ci)则总体呈升高趋势。经过长期水分胁迫(28d)后,CS光合参数受影响程度显著低于新疆野苹果XJ和山定子SDZ。3、短期、轻度胁迫处理下三种砧木PSII原初光能转换效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/Fo)值都有所回升,而重度水分胁迫则明显下降。长期轻度与重度胁迫均引起除NPQ在外的各荧光参数的急剧下降,NPQ值显著上升。三种砧木中CS的下降显著低于SDZ与XJ。4、在水分胁迫下,三种砧木叶片的SOD和CAT活性的变化均呈现先上升后下降趋势。重度水分胁迫下,CS中SOD和POD活性始终高于XJ与SDZ。水分胁迫随着干旱时间的增长,SDZ叶片LRWC下降幅度显著高于其他两种砧木。三种砧木WUEL显著小于正常供水的苗木,其中CS变化幅度最小,其次为XJ,SDZ差异最大。5、以CS和BL为试验材料,分析长期水分胁迫后叶片中不同激素的含量的结果表明,叶片中的ABA呈上升趋势,CTK、IAA均呈下降趋势,胁迫28d后,CS叶片中ABA含量显著高于BL;CS叶片中的ZT、IAA两种生长促进激素含量都显著低于BL。两种叶片中ZT/ABA、ZT/IAA和(ZT+IAA)/ABA总体呈下降趋势,且CS下降速率快于BL,抑制类激素分泌较多。6、长期水分胁迫下,三种抗旱基因MdRBP1、MdRBP7的表达量上调,而MdRBP3表达量则下调,且CS在水分胁迫前后,三种基因表达量差异显著。