不同耐高温棉花叶片光合作用特性研究

论文摘要

随着全球气候变暖,高温逆境已成为影响作物生产的主要因子之一。在我国棉花种植区域7至8月份非预期的极端高温时段频繁发生,此时正值棉花开花和结铃盛期,因而降低了成铃率和皮棉产量。因而,为适应当前和将来变暖的气候条件,稳定并提高棉花产量,了解棉花对高温逆境的耐性机制,筛选耐高温棉花种质资源并选育耐高温棉花品种已是当务之急。本文对三个不同耐高温棉花品系主茎功能叶的光合作用特性及其对盛花期高温胁迫的响应进行了比较分析,对探讨棉花的对高温逆境的耐性机制及耐高温棉花的筛选、鉴定及品种选育具有重要的参考价值。主要研究结果如下：1、耐高温材料HLY11的花粉在室内10～45℃的培养条件下不但具有最高的最大萌发率,而且还具有最长的花粉管生长长度。在超过35℃时,耐高温品系HLY11的花粉粒萌发率和花粉管生长长度都比敏感品系新优棉68和TS18大。三个不同耐高温棉花品系在大田自然种植8月下旬的单株成铃率和单株结铃数上也存在显著性差异,耐高温材料具有最高的单株成铃率和结铃数。2、三种不同高温耐性类型材料在盛蕾期主茎叶片中的叶绿素a和b含量差不多,但在盛花期和结铃盛期时,耐高温品系主茎叶片叶绿素a和b含量则显著高于敏感型品系；三个品系在叶绿素总量（Ca+b）上差异不明显但它们的叶绿素a/b值在盛蕾期、盛花期和结铃盛期差异达显著水平。3、与敏感品系新优棉68和TS18相比,耐高温品系HLY从盛蕾期到结铃盛期具有显著高的净光合速率（Pn）和水分利用效率（WUE）,而在气孔导度（Gs）胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和气孔限制值（Ls）上没有显著差异。4、在盛花期,相同主茎节位叶片的Pn和Gs大小基本规律为：HLY11>新优棉68>TS18,而Tr和叶面温度（Tl）大小基本规律却相反：HLY11<新优棉68<TS18。在结铃盛期,相同主茎节位叶片的Pn、Gs和Tr的大小为：HLY11>新优棉68>TS18,而叶面温度的高低则相反：HLY11<新优棉68<TS18。5、在盛蕾期,实际电子产量（EQY）和光化学猝灭系数（qP）随光合有效辐射的增强而下降,下降的速度和幅度大小为：HLY11<新优棉68<TS18；光合传递速率（ETR）和非光化学淬灭系数（NPQ）则随光合有效辐射的增强而增加,上升的速度和增幅大小为：HLY11>新优棉68>TS18。在盛花期和结铃盛期,叶绿素荧光动力学参数EQY、ETR、qP和NPQ随光合有效辐射的变化趋势大致与盛蕾期相近。6、盛花期高温胁迫降低了叶片的Pn、Gs和WUE,却增强了Tr和Ls,而对Ci没有明显的影响。与高温处理前相比,耐高温品系HLY11的Pn变化不大,而敏感类型品系新优棉68和TS18的P。受到显著和极显著的抑制；HLY11叶片Gs下降的幅度显著低于新优棉68和TS18;HLY11叶片Tr上升的幅度显著高于新优棉68和TS18；高温增加了Ls,对HLY11叶片的增幅不大,但极显著地增加了新优棉68和TS18的Ls。7、盛花期高温胁迫降低了棉花叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的最大光化学效率（Fv/Fmm）、PSⅡ量子产量或光能捕获的效率（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）,而增大了非光化学猝灭系数（NPQ）。与处理前相比,高温显著降低了TS18的Fv/Fm,而HLY11和新优棉68的Fv/Fm在胁迫前后没有明显的变化；新优棉68和TS18的ΦPSII和qP下降幅度显著高于HLY11,而NPQ的上升幅度则显著低于HLY11。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 不同耐性植物光合作用对高温胁迫的反应
• 2 高温胁迫对植物光合作用的影响
• 2.1 高温胁迫对气孔导度的影响
• 2.2 高温胁迫对碳同化的影响
• 2.3 高温胁迫对光反应的影响
• 2.4 高温胁迫对类囊体膜的影响
• 3 植物对高温逆境的响应及其适应机制
• 4 本研究的目的和意义
• 第二章 不同耐高温棉花叶片光合作用特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料和种植
• 1.1.1 试验材料
• 1.1.2 材料种植
• 1.2 测定指标与方法
• 1.2.1 棉花花粉离体萌发率和花粉管生长长度测定
• 1.2.2 叶绿素含量的测定
• 1.2.3 高温逆境处理
• 1.2.4 光合作用参数及光响应曲线测定
• 1.2.5 棉花叶片叶绿素荧光参数测定
• 1.3 数据处理与统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 三个棉花品系的花粉萌发特性和结铃性表现
• 2.2 不同耐高温棉花叶片的叶绿素含量分析
• 2.3 不同耐高温棉花品系叶片光合作用参数的变化
• 2.4 不同耐高温棉花品系在盛花期和结铃盛期不同主茎叶片的光合作用
• 2.5 不同耐高温棉花品系在不同生育时期主茎叶的叶绿素荧光参数
• 2.6 盛花期高温胁迫对不同耐高温棉花品系叶片光合性能的影响
• 2.7 盛花期高温胁迫对不同耐高温棉花品系叶绿素荧光参数的影响
• 3 讨论
• 3.1 主茎功能叶中叶绿素含量的变化
• 3.2 叶片气体交换参数
• 3.3 高温胁迫对棉花叶片气体交换和叶绿素荧光参数的影响
• 3.4 叶片光合作用与棉花耐高温特性的关系
• 第三章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介