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钙离子参与调控气孔运动和气孔导度的变化,从而能够直接或间接影响到植物的水分利用效率。钙通道蛋白在植物细胞中广泛存在,主要负责植物体内的钙离子转运及钙信号转导途径。研究钙通道蛋白与水分利用效率之间的关系,对于小麦高水分利用效率育种,提高小麦产量和抗旱性有重要意义。本研究利用不同浓度钙通道蛋白竞争性抑制剂LaCl3和非竞争性抑制剂戊脉安分别对小麦幼苗进行了不同时间处理,研究了它们对幼苗单株水分利用效率(WUE)及其相关生理性状(包括耗水量,生物量,根WUE和根冠比)的影响情况以及对幼苗叶片水分利用效率(LWUE)及其相关生理性状(包括叶片光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),气孔导度(Cond),胞间CO2浓度(Ci))的影响,进一步研究比较了两种抑制剂影响机理的差异。实验结果有以下主要结论:
1.在两种不同类型的抑制剂间处理下,小麦幼苗单株WUE极其相关性状均有一定程度的变化,但是在LaCl3处理下的初期变化速度比戊脉安快,在戊脉安中的差异比在LaCl3中的明显。
2.在LaCl3处理下,生物量,单株WUE和根WUE三个性状均在最低处理浓度(0.2mmol/L)处与CK之间产生显著差异,其余各个浓度下的值均低于CK。
3.在戊脉安处理下,耗水量,生物量,单株WUE和根WUE四个性状均随戊脉安浓度的变化而呈现出线形变化。其中,耗水量随戊脉安浓度呈上升趋势,而生物量,单株WUE和根WUE均随戊脉安浓度呈下降趋势。
4.在两种不同抑制剂处理下,根冠比无论在不同品种间还是在不同的处理浓度下均呈现出一定的显著和极显著差异性,但变化不规则,是两种抑制剂处理下五个性状中变化最大的性状。
5.在LaCl3和戊脉安处理下,五个品种的LWUE和其他相关生理性状均有一定程度的变化,但是各个性状在戊脉安处理下的变化幅度要比在LaCl3处理下的变化幅度明显,且戊脉安在1μM这样的低浓度下也能引起有些品种幼苗LWUE和其他相关性状的变化。
6.两种处理对于幼苗单株WUE和叶片WUE影响机理不同。在处理下,幼苗的单株WUE起初总是随着处理浓度的升高而下降。而在幼苗的叶片WUE呈现出不规则的随浓度变化趋势,且五个品种的变化趋势各异。
7.两种抑制剂处理对幼苗LWUE及其相关性状的影响效果不同,在LaCl3处理下,蒸腾速率气孔导度和胞间CO2浓度的变化幅度均不大,而光合速率和叶片WUE均有很大幅度的变化,而在戊脉安处理下,叶片WUE及其其他四个相关性状均有较大幅度的变化。
8.在LaCl3处理下,叶水分利用效率(LWUE)与光和速率(Pn)之间存在极显著正相关,与蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Cond)之间存在极显著的负相关,叶片水分利用效率(LWUE)与胞间CO2浓度(Ci)之间的正相关性极不显著。而在戊脉安处理下,叶水分利用效率(LWUE)与光和速率(Pn)之间存在极显著正相关,与蒸腾速率(Tr),气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci)之间存在极显著的负相关。