低温胁迫及温度回升对甘蔗生理生化指标的影响

论文摘要

为探明低温胁迫和低温后温度回升对甘蔗生理生化指标的影响,本试验以抗寒性好的品种桂糖28号（GT28）和抗寒性差的品种新台糖22号（ROC22）作为材料,采用自然条件栽培和人工控温的方法,分别测定了：一、自然降温条件下,苗期、宿根苗期、伸长期和工艺成熟期等不同生长期,甘蔗叶片的丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）活性、脯氨酸.（Pro）和可溶性蛋白（SP）含量等生理指标；控温试验中,低温胁迫（5±2℃）及温度回升至20℃后,处于苗期时,甘蔗+1叶的光合作用和叶绿素荧光参数以及其他生理指标。研究结果如下：1.自然降温条件下,不同生长期甘蔗叶片MDA、Pro、SP含量和POD活性变化一致。MDA含量和POD活性由高至低依次为：苗期、宿根苗期、伸长期、成熟期,ROC22高于GT28。MDA含量和POD活性与抗寒能力呈负相关,而POD活性与MDA含量之间也存在的负相关的关系。Pro含量与甘蔗抗寒能力呈正相关,其含量表现为：宿根苗期高于苗期,成熟期高于伸长期,GT28高于ROC22。SP含量由高至低为：苗期、伸长期、宿根苗期、成熟期,GT28高于ROC22。2.在控温试验中,未受低温胁迫时,GT28具有比ROC22更高的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）,更低的胞间CO2浓度（Ci）。低温胁迫下, Pn、Gs、Tr下降,Ci上升；ROC22光响应曲线不稳定,而GT28则随时间的延长由下降变为上升。低温胁迫2天后复温两品种的各个参数均与CK更接近,低温胁迫5、9天后复温则恢复效果较差,但复温后,低温胁迫9天的处理对光敏感性不如低温胁迫5天的处理。无论在低温胁迫下还是在复温后,GT28的恢复性比ROC22更好,其各个参数光响应曲线均比较平滑而有规律。3.未受低温胁迫时,两品种的初始荧光（Fo）无显著差异；GT28具有比ROC22更高的相对电子传递速率（ETR）、光化学粗灭系数（qP）、有效光化学量子产量（Y[Ⅱ]）和更低的非调节性热耗散量子产额（Y（NPQ））、非调节性热耗散量子产额Y（NO）。低温胁迫后,两品种Fo、ETR、qP和Y[Ⅱ]下降, Y（NPQ）和Y（NO）升高。低温胁迫2天,Y（NPQ）最高,其次是胁迫5天、9天的处理。低温胁迫5天时,Y（NO）最高,其次是9天、2天处理。复温后,ETR、qP、Y（Ⅱ）增大,但小于CK；低温胁迫2天的处理恢复程度最大,且GT28的恢复程度大于ROC22。低温胁迫2天的处理复温,Y（NPQ）、Y（NO）降低；低温胁迫5天、9天复温后,ROC22Y（NPQ）、Y（NO）升高, GT28 Y（NPQ）下降,GT28 Y（NO）上升幅度小于ROC22。4.三种光合色素含量在受低温胁迫2天时达到最低,胁迫时间延长,色素含量逐渐上升,叶绿素a仍低于胁迫前的水平,叶绿素b和类胡萝卜素恢复到胁迫前的水平。复温后,两品种叶绿素a、叶绿素b含量低于胁迫前：除GT28低温胁迫5天处理外,其他处理复温后类胡萝卜素无显著的变化。5.控温试验中,MDA、Pro、SP含量变化与自然栽培条件下的表现一致。在低温胁迫中呈先上升后下降的趋势；温度升高后,均下降,但仍高于对照。除脯氨酸含量下降幅度大于GT28外,ROC22其他物质含量下降幅度表现为小于GT28；复温后,ROC22可溶性蛋白质含量与CK无显著差异,但GT28明显高于CK。6.未受低温胁迫时,ROC22 SOD活性高于GT28。低温胁迫下,两品种SOD活性随时间的延长呈先上升后下降的趋势,且ROC22下降的速度比GT28快；ROC22的POD活性先下降后上升至CK水平,GT28则先上升后下降至CK水平；GT28的CAT活性变化与SOD一致,ROC22则呈先下降后上升再下降的不稳定变化。随低温胁迫时间的延长,复温后,SOD、POD活性升高,且高于对照,GT28升高幅度大于ROC22；两品种CAT活性都呈现出先升高后降低的趋势,但均高于CK,GT28高于ROC22。7.控温试验中,GT28可溶性糖含量随低温胁迫时间的增加而升高,ROC22可溶性糖含量有升有降。复温后,两品种可溶性糖含量高于对照,低温胁迫时间越长,复温时间越长,两品种可溶性粮含量越大,GT28增加幅度大于ROC22。综合上述指标的变化可得,短时间低温胁迫对ROC22光合系统已经造成了严重影响。GT28具有协调的氧化酶系统、高含量的光合色素、规律变化的渗透调节物质和较强的自我修复能力,使其比ROC22更耐低温、更容易适应温度的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 植物的抗寒研究进展
• 1.2.1 低温与光的协同作用
• 1.2.2 低温对植物光合作用的影响
• 1.2.3 低温对叶绿素荧光参数以及光合系统的影响
• 1.2.4 低温对细胞膜抗氧化系统的影响
• 1.2.5 低温对几种主要渗透物质的影响
• 1.3 甘蔗抗寒研究进展以及本研究的目的和意义
• 2 实验材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验设计
• 2.2.1 自然降温条件下各个生长期甘蔗重要生理指标变化实验设计
• 2.2.2 人工控温甘蔗苗期生理变化实验设计
• 2.3 测定方法
• 2.4 主要仪器
• 2.5 数据统计软件
• 3 结果与分析
• 3.1 自然件降温对各生长期甘蔗生理指标的影响
• 3.1.1 资源气温变化图
• 3.1.2 自然降温条件下各生长时期甘蔗的植株形态变化
• 3.1.3 自然降温条件下各生长期甘蔗+1叶MDA含量变化
• 3.1.4 自然降温条件下各生长期甘蔗+1叶POD活性变化
• 3.1.5 自然低温条件下各生长期甘蔗+1叶脯氨酸含量变化
• 3.1.6 自然低温条件下各生长期甘蔗+1叶可溶性蛋白含量变化
• 3.2 人工模拟低温及复温对苗期甘蔗生理的影响
• 3.2.1 低温及复温对叶绿素a含量的影响
• 3.2.2 低温及复温对甘蔗+1叶叶绿素b含量的影响
• 3.2.3 低温及复温对甘蔗+1叶类胡萝卜素含量的影响
• 3.3 人工模拟低温及复温对甘蔗+1叶绿素荧参数影响的分析
• 3.3.1 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶相初始荧光（Fo）的影响
• 3.3.2 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶光量子传递速率（ETR）的影响
• 3.3.3 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶光化学粗灭系数（qP）的影响
• 3.3.4 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶光量子产额Y（Ⅱ）的影响
• 3.3.5 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶调节性热耗散的量子产额Y（NPQ）的影响
• 3.3.6 低温胁迫及复温对甘蔗+1叶非调节性热耗散的量子产额Y（NO）的影响
• 3.4 人工模拟低温及复温对甘蔗+1叶光合参数影响的分析
• 3.4.1 低温及复温对甘蔗+1叶净光合速率（Pn）的影响
• 3.4.2 低温及复温对甘蔗+1叶气孔导度（Gs）的影响
• 2浓度（Ci）的影响'>3.4.3 低温及复温对甘蔗+1叶胞间CO₂浓度（Ci）的影响
• 3.4.4 低温及复温对甘蔗+1叶蒸腾速率（Trmmol）的影响
• 3.5 人工模拟低温及复温对甘蔗+1叶其他生理指标变化
• 3.5.1 低温及复温对甘蔗+1叶细胞膜膜伤害指标的影响
• 3.5.1.1 低温及复温后甘蔗+1叶细胞膜透性变化分析
• 3.5.1.2 低温及复温后甘蔗+1叶后MDA含量变化
• 3.5.2 低温及复温对甘蔗+1叶抗氧系统酶活性的影响
• 3.5.2.1 低温及复温甘蔗+1叶SOD活性变化分析
• 3.5.2.2 低温及复温甘蔗+1叶POD活性变化分析
• 3.5.2.3 低温及复温甘蔗+1叶CAT活性变化分析
• 3.6 人工模拟低温及复温对甘蔗+1叶中几种重要物质含量的影响分析
• 3.6.1 脯氨酸含量变化
• 3.6.2 可溶性蛋白含量变化
• 3.6.3 可溶性糖含量变化
• 4 讨论与结论
• 4.1 自然低温条件下各生长期甘蔗生理指标变化
• 4.1.1 自然低温对甘蔗MDA含量的影响
• 4.1.2 自然低温对甘蔗POD活性的影响
• 4.1.3 自然低温对甘蔗脯氨酸（Pro）含量的影响
• 4.1.4 自然低温对甘蔗可溶性蛋白含量（SP）的影响
• 4.2 人工控温实验中低温及复温对甘蔗光合色素的影响
• 4.3 低温及复温对甘蔗光合作用参数的影响
• 4.4 低温及复温对甘蔗叶绿素荧光参数的影响
• 4.5 低温及复温对细胞质膜与抗氧化系统酶的影响
• 4.5.1 低温及温度回升对细胞膜的影响
• 4.5.2 低温及复温对细胞质膜抗氧化系统酶的影响
• 4.6 低温及复温对细胞渗透调节物质的影响
• 5 全文总结
• 6 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录