不同种源香椿抗性机理及综合评价

论文摘要

香椿[Toona sinensis（A.Juss）Roem]是我国特有的多用途树种,具有材用、药用、菜用和观赏价值,适应性强,有较强的抗旱性,但幼树抗寒力差。本研究从器官、组织和分子等不同水平,对干旱和低温胁迫下不同种源香椿苗木生长、光合特性、水分及渗透调节、细胞膜系统及保护酶、低温半致死温度(LT50)以及低温特异蛋白表达的变化进行了研究,探讨了不同种源香椿苗木生长和抗性差异的生理及分子基础,并对其抗旱和抗寒性进行了综合分析与评价。主要研究结论如下:随着干旱胁迫强度的增大和胁迫时间的延长,供试苗木受害症状加重,相对高生长、相对地径生长和生物量增量的下降幅度增大,而根冠比增加。苗木相对含水量（RWC）下降,水分饱和亏缺（WSD）增大,水势（ΨW）降低,导致苗木细胞内迅速积累可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸等渗透调节物质来降低渗透势,增强细胞渗透调节能力。同时,由于水分亏缺引起香椿苗木体内丙二醛（MDA）含量升高,细胞膜透性增大。但超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）等保护酶系统活性上升,同时起作用清除过剩的氧自由基,防止细胞受到伤害。干旱胁迫下,由于水分亏缺引起气孔导度下降,胞问CO2浓度、净光合速率、蒸腾速率皆有不同幅度的下降。湖南洞口和湖北随州2种源在胁迫末期,光合能力同时受气孔限制和非气孔限制两种因素的影响,而其他4种源在整个胁迫过程中主要受气孔因素的限制。叶绿素荧光参数PSⅡ光化学效率（Fv/Fm）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）等受到较大的影响,但香椿可通过热耗散防御过剩光能对光合器官的损伤。低温胁迫下,香椿苗木细胞膜系统受到伤害,丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率升高。抗寒性较弱的福建霞蒲、贵州黔西南和湖南洞口3种源的不饱和脂肪酸含量较低,IUFA指数也较小。而其余抗寒性较强的北方种源不饱和脂肪酸含量较高,IUFA也较高,并通过SOD和POD等保护酶系统协同作用降低脂膜过氧化作用。低温胁迫下,香椿总含水量、自由水量降低,自由水/束缚水比值也降低,与其LT50显著正相关;束缚水含量上升,可溶性糖及脯氨酸含量也升高,与其LT50显著负相关。同时,香椿能通过增加蛋白质的含量抵御零下低温。SDS-PAGE电泳分析发现,低温胁迫诱导抗寒性较强的河南西峡种源出现一条19.21KD的新多肽。双向电泳分析也发现,抗寒性较强的河南西峡种源低温下诱导产生的新蛋白质点多,且大部分蛋白表达量上调,说明低温胁迫可以诱导香椿基因表达,产生低温诱导蛋白,增强苗木的抗寒性。用坐标综合评判法和主成分分析法分析认为,陕西安康、河南西峡属于抗旱性较强的种源,而且其抗寒能力仅次于山东济南和山东荷泽种源。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 香椿的生物学特性及分布
• 2 研究目的及意义
• 3 参考文献
• 第一章 文献综述
• 1 香椿研究进展
• 1.1 香椿分类地位及资源利用价值研究
• 1.2 香椿栽培技术研究
• 1.3 香椿生理生态特性研究
• 1.4 研究展望
• 2 植物抗旱性研究进展
• 2.1 植物生长受到抑制
• 2.2 渗透调节物质的积累
• 2.3 光合作用受到影响
• 2.4 膜稳定性与膜脂过氧化
• 2.5 研究展望
• 3 植物抗寒性研究进展
• 3.1 低温伤害及植物的反应
• 3.2 植物抗寒性的鉴定
• 3.3 细胞膜膜脂与植物抗寒性
• 3.4 蛋白质含量变化与植物的抗寒性
• 3.5 植物低温诱导蛋白的研究
• 4 电泳技术、质谱技术及其在植物逆境生理研究方面的应用
• 4.1 电泳技术
• 4.2 质谱技术
• 4.3 植物蛋白质数据库
• 4.4 在植物逆境生理研究方面的应用
• 5 参考文献
• 第二章 干旱胁迫对不同种源香椿苗木生长的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验处理方法
• 1.3 测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 干旱胁迫对不同种源香椿苗木相对高生长的影响
• 2.2 干旱胁迫对不同种源香椿苗木相对地径生长的影响
• 2.3 干旱胁迫对不同种源香椿苗木生物量的影响
• 2.4 干旱胁迫下香椿生长性状之间的相关分析
• 2.5 干旱胁迫对不同种源香椿苗木形态特征的影响
• 3 结论与讨论
• 3.1 干旱胁迫对不同种源香椿苗木相对高生长的影响
• 3.2 干旱胁迫对不同种源香椿苗木相对地径生长的影响
• 3.3 干旱胁迫对不同种源香椿苗木生物量的影响
• 4 参考文献
• 第三章 不同种源香椿苗木抗旱性的生理生化机制
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验处理方法
• 1.3 香椿苗木叶片水分参数的测定（王晶英等，2003）
• 1.4 叶片质膜相对透性测定
• 1.5 MDA含量、SOD、POD活性测定
• 1.6 渗透调节物质的测定
• 1.7 光合特征参数的测定
• 1.8 数据分析处理
• 2 结果与分析
• 2.1 干旱胁迫对不同种源香椿苗木叶片水分状况的影响
• 2.2 干旱胁迫对不同种源香椿苗木质膜相对透性和膜脂过氧化作用的影响
• 2.3 不同种源香椿苗木叶片保护酶活性与抗旱性
• 2.4 干旱胁迫下不同种源香椿苗木渗透调节物质的动态变化
• 2.5 干旱胁迫下不同种源香椿苗木光合特性的动态变化
• 3 结论与讨论
• 3.1 干旱胁迫对香椿苗木叶片水分状况的影响
• 3.2 干旱胁迫对香椿苗木质膜相对透性和膜脂过氧化作用的影响
• 3.3 干旱胁迫对香椿苗木叶片保护酶活性的影响
• 3.4 干旱胁迫下不同种源香椿苗木渗透调节物质的动态变化
• 3.5 干旱胁迫对香椿苗木净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率的影响
• 3.6 干旱胁迫对香椿苗木叶绿素荧光参数的影响
• 4 参考文献
• 第四章 不同种源香椿苗木抗寒性及与细胞膜系统的相关
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验处理方法
• 50)的测定'>1.3 细胞质膜相对透性和低温半致死温度(LT₅₀)的测定
• 1.4 膜脂的提取与测定
• 1.5 MDA含量、SOD、POD活性测定
• 1.6 数据分析处理
• 2 结果与分析
• 2.1 低温胁迫对不同种源香椿细胞质膜相对透性的影响
• 2.2 低温胁迫下不同种源香椿低温半致死温度的变化
• 2.3 低温胁迫下不同种源叶片膜脂脂肪酸组分与抗寒性
• 2.4 低温胁迫对不同种源香椿苗木膜脂过氧化作用的影响
• 2.5 不同种源香椿苗木保护酶活性与抗寒性
• 3 结论与讨论
• 3.1 低温胁迫对不同种源香椿相对电导率的影响
• 3.2 低温胁迫下不同种源香椿低温半致死温度的变化
• 3.3 不同种源香椿抗寒性比较
• 3.4 低温胁迫下不同种源叶片膜脂脂肪酸组分与抗寒性
• 3.5 低温胁迫对不同种源香椿苗木膜脂过氧化作用的影响
• 3.6 不同种源香椿苗木保护酶活性与抗寒性
• 4 参考文献
• 第五章 不同种源香椿苗木抗寒性的渗透调节机制
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验处理方法
• 1.3 测定方法
• 1.4 数据分析处理
• 2 结果与分析
• 2.1 低温胁迫下不同种源香椿水分含量变化与抗寒性
• 2.2 低温胁迫下不同种源香椿渗透调节物质的变化与抗寒性
• 3 结论与讨论
• 3.1 低温胁迫下不同种源香椿水分含量变化与抗寒性的关系
• 3.2 低温胁迫下不同种源香椿可溶性糖含量的变化与抗寒性
• 3.3 低温胁迫下不同种源香椿脯氨酸含量的变化与抗寒性
• 4 参考文献
• 第六章 低温胁迫下香椿苗木蛋白表达的比较研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料及处理方法
• 1.2 试剂
• 1.3 可溶性蛋白质干粉的制备
• 1.4 可溶性蛋白质含量的测定
• 1.5 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 1.6 双向凝胶电泳
• 1.7 图象扫描与分析
• 1.8 数据分析处理
• 2 结果与分析
• 2.1 低温胁迫下香椿不同器官蛋白质含量的变化
• 2.2 低温胁迫下香椿不同器官蛋白质的单向电泳分析
• 2.3 低温胁迫下香椿叶片蛋白质的双向电泳分析
• 3 结论与讨论
• 3.1 低温胁迫下香椿不同器官蛋白质含量的变化及与抗寒性的关系
• 3.2 低温胁迫下香椿不同器官蛋白组分的变化及与抗寒性的关系
• 4 参考文献
• 第七章 香椿种源综合评价与选择
• 1 不同种源香椿苗木抗旱性综合评价
• 2 不同种源香椿苗木抗寒性综合评价
• 3 结论与讨论
• 4 参考文献
• 第八章 主要研究结论
• 1 主要研究结论
• 1.1 干旱胁迫下香椿苗木的生长响应
• 1.2 干旱胁迫下香椿苗木的生理生化变化
• 1.3 低温胁迫下香椿苗木细胞膜系统的变化与抗寒性
• 1.4 低温胁迫下香椿苗木水分含量变化及渗透调节机制
• 1.5 低温胁迫下香椿苗木蛋白表达的差异与抗寒性
• 1.6 不同种源香椿苗木抗旱与抗寒性的综合评价
• 2 特色与创新
• 3 本研究存在的不足之处
• 攻读博士学位期间发表的论文、论著及撰写的文章
• 详细摘要