22个香石竹品种干旱胁迫下生理生化特性分析及抗旱性评价

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干旱是植物优良遗传性状表达的主要限制因素,发掘抗旱种质资源,通过传统及现代分子育种手段培育抗旱品种具有重要意义。本试验以22个香石竹品种为研究对象,根据预实验选用20%PEG6000模拟干旱胁迫进行处理,分析比较叶片RWC、SOD、POD、CAT、可溶性蛋白、MDA、Pro等7个理化指标的变化,探讨干旱胁迫下香石竹内在生理响应机制,为22个香石竹品种的抗旱筛选提供理论依据;以这7个理化指标的抗旱指数为基础,对各香石竹品种进行主成分分析及综合评价,并根据D值对香石竹品种进行聚类分析,对香石竹品种进行抗旱鉴定;同时对这22个香石竹品种进行盆栽断水处理,以直接缺水处理的方式进行抗旱鉴定;最后根据综合评价和断水抗旱鉴定的结果筛选出抗旱材料和敏感材料,同时选出4个干旱相关基因,通过半定量RT-PCR的方法,比较分析这4个基因在不同抗旱性香石竹品种中表达量的差异。本研究主要结论如下:1、理化特性分析。随着20%PEG处理时间的延长,22个香石竹品种的相对含水量(RWC)不断降低,其余SOD、POD、CAT、MDA、Pro、可溶性蛋白等6个理化指标均呈现上升趋势,部分材料呈现先上升后下降的趋势;除RWC外,SOD、POD、CAT、MDA、Pro、可溶性蛋白等6个理化指标在第一组BT、DL、CS、SW、CB、SG、PH、DA、TC、SB、DO、FC、RF等13个香石竹品种干旱处理96h时的含量均稍高于第二组FM、MT、VL、PS、MS、TS、FD、RY、PL等9个香石竹品种在处理4d时的含量;对超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶研究中发现,第一组(同上)处理96h时SOD、POD发挥了主要作用,而CAT在清除活性氧中的作用相对次要,而第二组(同上)在处理7d时CAT发挥了主要作用,其次为SOD,最弱的为POD;方差分析的结果显示,22个香石竹品种应对胁迫处理的响应存在显著差异。2、主成分分、综合评价及聚类分析。将已完成的生理生化指标测定值作为本阶段数据分析的基础,经分析发现第一组13个香石竹品种的7个理化指标被转换为4个综合指标,第二组9个香石竹品种的7个理化指标被转换为3个综合指标,经计算得出综合评价值D值,对D值进行聚类分析。两组香石竹品种均划分成了三类:第一组分析结果表明:CB、DL、BT为抗旱性较强的品种,DA为抗旱性较弱的品种,其余9个为抗旱性中等的品种,分别为CS、SG、SB、TC、FC、RF、SW、PH、DO等;第二组分析结果表明:MS为抗旱性较强的品种,TS、RY、VL为抗旱性中等的品种,其余5个为抗旱性较弱的品种,分别为MT、PL、FM、PS、FD等。3、断水筛选。根据干旱处理后植物叶片持绿性对两组香石竹进行抗旱鉴定:第一组品种中PS,SW,MS,FC等四个品种的叶片持绿性较高,具有较高的抗旱性,而FM,BT,DL,DA,PH等的叶片持绿性较低,抗旱性较差,PL、DO、TS、FD、MT等5个品种的抗旱性属于中等水平;第二组品种中RY,CB,CS,VL等四个品种的叶片持绿性较高,属于抗旱能力较强的品种,SB、RF、TC、SG等4个品种属于抗旱能力相对较弱的品种。4、DREB2A、P5CS2、CSD1、ERD16等4个基因在干旱处理下抗旱不同的香石竹品种的表达量分析。(1)DREB2A在抗旱性不同的4个品种中均呈现先上升后下降的趋势,4个品种均在干旱处理24h时表达量达到第一个高峰,在48h时表达量略有下降,之后各品种表达量又不断上升;(2)P5CS2在抗旱性强的品种MS和CB中呈现一直上升的趋势,分别在处理72h和96h时表达量达到最大值,在抗旱性弱的品种中呈现先上升后下降的趋势,品种SG和MT分别在处理24h和72h时达到峰值;(3)CSD1在抗旱性强的品种MS和CB中呈现先上升后下降的趋势,分别在处理24h和48h时达到峰值,在抗旱性弱的品种SG和MT中呈现先上升后下降再上升的趋势,分别在干旱处理12h和24h达到第一个峰值,都在72h达到了第二个峰值;(4)ERD16在抗旱性强的品种MS和CB中呈现先上升后下降的趋势,品种MS在处理24h时达到峰值,品种CB先后在干旱处理24h和96h时达到峰值,抗旱性弱的品种MT和SG分别在处理12h和24h时达到第一个峰值,均在处理72h时达到第二个峰值。
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