银杏抗寒机理及种质资源抗寒性评定的初步研究

论文摘要

本文从半同胞家系和品系（无性系）水平上,研究了低温锻炼、越冬、人工低温胁迫下银杏（Ginkgo biloba L.）叶片或枝条的形态、叶绿素荧光参数、生理生化的动态变化规律,探讨了银杏的抗寒机理,并对供试材料的抗寒力进行了综合评定,筛选出了抗寒性较强的半同胞家系和品系,为进一步的区域性试验、抗寒育种和抗寒性评价提供理论依据和抗寒种质资源。本研究主要结论如下:（1）39个银杏半同胞家系叶片LT50由低到高的顺序为:31#、16#、21#、45#、38#、42#、44#、57#、40#、50#、30#、26#、28#、27#、41#、43#、32#、9#、54#、29#、35#、18#、36#、34#、19#、56#、39#、53#、11#、10#、15#、55#、33#、17#、37#、14#、20#、13#、12#;39个核用品系枝条LT50由低到高的顺序为:40#、41#、16#、38#、36#、45#、15#、44#、19#、53#、17#、50#、56#、57#、35#、32#、55#、42、43、10#、18#、14#、37#、12#、9#、34#、28#、33#、54#、13#、30#、29#、20#、21#、26#、31#、39#、11#、27#。（2）低温锻炼提高了银杏幼苗的抗寒能力,主要通过改善银杏幼苗体内水分状况,改变代谢途径,提高膜保护酶活性,增强维持Ca2+低稳态能力,加强能量代谢,巩固膜的稳定性等方式完成。（3）在低温胁迫下,未锻炼的银杏幼苗受到严重伤害,表现为叶片超微结构受害严重,光合系统破坏严重,根系活力显著降低,渗透调节能力失调,抗氧化能力丧失,激素调节严重失调,其中低温胁迫对抗寒性强的31#半同胞家系幼苗的上述各种伤害的程度较轻或发生得较迟。低温锻炼的幼苗在低温胁迫下,能更好地维持叶片超微结构、光合系统的完整性,较高的根系活力,较好的渗透调节、抗氧化、激素调节的能力,表现出较强的抗寒性。（4）在越冬期间,银杏主动降低枝条含水量,增加束缚水含量及提高束缚水/自由水;主动积累可溶性糖、Pro等渗透调节物质;SOD、POD活性升高,维持较好的活性氧代谢平衡。这些转化均有利于稳定细胞膜,提高渗透调节和抗氧化能力,其中LT50降低、冰冻低温下越冬枝条萌芽率较高就是其抗寒力提高的综合表现。冰冻胁迫下,随着温度的降低和时间的延长,银杏枝条失水率升高、膜相对透性增加、膜脂过氧化伤害加重;而SOD和POD活性、可溶性糖和可溶性蛋白质含量均先升高后降低。40#品系表现出更好的保水、抗氧化和渗透调节能力,且调节能力失调出现的温度较低,出现的时间较迟。（5）银杏半同胞家系幼苗抗寒力由大到小的顺序为:21#、45#、44#、31#、16#、42#、50#、38#、28#、43#、40#、30#、41#、27#、32#、26#、57#、54#、9#、34#、11#、39#、18#、29#、53#、15#、19#、35#、56#、12#、55#、36#、10#、13#、20#、17#、37#、33#、14#。（6）39个银杏核用品系越冬枝条的抗寒力顺序为:16#＞40#＞41#＞36#＞45#＞15#＞38#＞19#＞53#＞17#＞44#＞57#＞43#＞35#＞55#＞42#＞10#＞50#＞56#＞18#＞32#＞9#＞37#＞12#＞30#＞14#＞26#＞33#＞34#＞28#＞13#＞21#＞54#＞20#＞11#＞27#＞31#＞29#＞39#。冰冻低温胁迫下的抗寒性由大到小的顺序为16#、38#、17#、40#、41#、36#、45#、15#、53#、44#、19#、42#、57#、10#、35#、18#、50#、55#、32#、26#、12#、30#、56#、9#、13#、34#、12#、37#、14#、33#、54#、20#、28#、11#、31#、27#、29#、39#。（7）抗寒高产的银杏品系主要有45#、10#、19#、38#、44#、43#、35#、55#。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 林木抗寒性研究进展
• 1 林木寒害及寒害机理研究
• 1.1 寒害在形态结构上的表现
• 1.2 寒害在生理生化上的表现
• 1.3 林木寒害发生机理
• 1.3.1 冷害的机理
• 1.3.2 冻害机理
• 2 林木抗寒机理研究
• 3 林木低温锻炼研究
• 3.1 低温锻炼的启动
• 3.2 低温锻炼提高林木抗寒性的生理生化基础
• 3.2.1 水分状况的改善
• 3.2.2 渗透保护物质的积累
• 3.3.3 抗氧化能力的增强
• 3.2.4 膜系统稳定性的提高
• 3.2.5 特异性蛋白大量合成、酶活性提高
• 4 银杏抗逆良种选育与抗寒引种进展
• 4.1 银杏对温度的要求
• 4.2 银杏良种选育、抗逆及引种现状
• 4.2.1 银杏抗逆选育的物质基础
• 4.2.2 银杏抗逆选育的理论依据
• 4.2.3 银杏抗逆研究现状
• 4.2.4 高纬度和高海拔地区银杏引种或栽培现状
• 5 林木抗寒性研究展望
• 第2章 用电导法配合LOGISTIC方程初步鉴定银杏种质资源抗寒性
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 银杏半同胞家系幼苗抗寒性分析
• 2.1.1 处理低温和时间的确定
• 2.1.2 银杏半同胞家系半致死温度分析
• 2.1.3 低温胁迫对银杏半同胞家系幼苗冷害指数的影响
• 2.2 银杏品系枝条抗寒性分析
• 2.2.1 处理低温与时间的确定
• 2.2.2 银杏品系半致死温度分析
• 3 讨论
• 4 结论
• 第3章 低温锻炼对银杏幼苗抗寒性的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计
• 1.2.1 低温锻炼温度和时间的确定
• 1.2.2 试验设置及取样
• 1.3 测定方法
• 1.3.1 生理生化指标测定
• 1.3.2 超微结构和化学定位
• 2 结果与分析
• 2.1 低温锻炼温度和时间的确定
• 2.1.1 低温锻炼温度的确定
• 2.1.2 低温锻炼时间的确定
• 50的影响'>2.2 低温锻炼对银杏幼苗叶片LT₅₀的影响
• 2.3 低温锻炼对银杏幼苗超微结构的影响
• 2.4 低温锻炼对银杏幼苗水分状况的影响
• 2.5 低温锻炼对银杏幼苗物质代谢的影响
• 2.5.1 对幼苗可溶性糖含量的影响
• 2.5.2 对幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.5.3 低温锻炼对银杏幼苗核酸含量的影响
• 2.6 低温锻炼对银杏幼苗抗氧化系统的影响
• 2+-ATP酶活性变化及其定位'>2.7 低温锻炼下银杏幼苗细胞器上CA²⁺-ATP酶活性变化及其定位
• 2+-ATPase活性的影响'>2.7.1 低温锻炼对银杏幼苗质膜和线粒体上Ca²⁺-ATPase活性的影响
• 2+-ATPase活性细胞化学定位的影响'>2.7.2 低温锻炼对银杏幼苗Ca²⁺-ATPase活性细胞化学定位的影响
• 2.8 低温锻炼对银杏幼苗6-磷酸葡萄糖脱氢酶活性的影响
• 2.9 低温锻炼银杏幼苗相关指标分析
• 2.10 低温锻炼银杏抗寒鉴定指标评价体系的建立
• 2.10.1 分析方法
• 2.10.2 低温锻炼银杏幼苗抗寒相关指标间灰色关联度分析
• 3 讨论
• 3.1 低温锻炼条件
• 3.2 低温锻炼过程中的能量代谢和抗寒性的关系
• 3.3 低温锻炼过程中膜保护酶及MDA与抗寒性的关系
• 3.4 低温保护物质与植物抗寒性
• 4 结论
• 第4章 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗生理生化的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 指标测定
• 1.2.1 叶绿素荧光测定
• 1.2.2 生理生化指标
• 1.2.3 超微结构和细胞化学定位
• 1.2.4 激素含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 低温胁迫对低温锻炼银杏叶片超微结构的影响
• 2.2 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗叶绿素荧光参数的影响
• 0、Fv/Fm、F₀的影响'>2.2.1 低温胁迫对低温锻炼幼苗Fv/F₀、Fv/Fm、F₀的影响
• qP和NPQ的影响'>2.2.2 低温胁迫对低温锻炼幼苗ETR、_qP和NPQ的影响
• 2.3 低温胁迫对低温锻炼幼苗膜相对透性的影响
• 2.4 低温胁迫对低温锻炼幼苗MDA含量的影响
• 2.5 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗叶中活性氧代谢的影响
• 2^-产生速率的影响'>2.5.1 低温胁迫对低温锻炼幼苗SOD活性和·O₂^-产生速率的影响
• 2O₂含量的影响'>2.5.2 低温胁迫对低温锻炼幼苗POD活性和H₂O₂含量的影响
• 2.6 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗渗透调节物质含量的影响
• 2.6.1 低温胁迫对低温锻炼幼苗可溶性糖含量的影响
• 2.6.2 低温胁迫对低温锻炼幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.6.3 低温胁迫对低温锻炼幼苗游离氨基酸含量的影响
• 2.7 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗根系活力的影响
• A²⁺-ATPA活性细胞化学定位'>2.8 低温胁迫下低温锻炼幼苗C_A²⁺-ATPA活性细胞化学定位
• 2.9 低温胁迫对低温锻炼银杏幼苗ABA、GA及ABA/GA的影响
• 2.9.1 低温胁迫对低温锻炼幼苗ABA和GA含量的影响
• 2.9.2 低温胁迫对低温锻炼幼苗ABA/GA比值的影响
• 3 讨论
• 3.1 活性氧代谢与抗寒性的关系
• 3.2 渗透物质代谢与抗寒性的关系
• 3.3 植物内源激素与抗寒性
• 4 结论
• 第5章 -20℃低温对越冬银杏枝条生理生化的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 样品处理及测定
• 1.2.1 自然越冬的枝条采样
• 1.2.2 人工低温处理
• 1.2.3 测定方法
• 2 结果与分析
• 2.1 样地气候特征
• 2.2 越冬过程中银杏枝条抗寒生理生化基础研究
• 2.2.1 越冬过程中银杏枝条抗寒力变化
• 2.2.2 越冬过程中银杏枝条水分状况变化
• 2.2.3 越冬过程中银杏枝条贮藏物质含量的变化
• 2.2.4 越冬过程中银杏枝条抗氧化系统的变化
• 2.2.5 越冬过程中银杏抗寒鉴定指标相关性分析
• 2.2.6 越冬过程中银杏抗寒鉴定指标评价体系的建立
• 2.3 低温对越冬银杏枝条抗寒生理生化的影响
• 2.3.1 低温对越冬银杏枝条失水率的影响
• 2.3.2 低温对越冬银杏枝条膜相对透性和膜脂过氧化作用的影响
• 2.3.3 低温对越冬银杏枝条保护酶活性的影响
• 2.3.4 低温对越冬银杏枝条渗透调节物质的影响
• 3 讨论
• 4 结论
• 4.1 越冬银杏枝条抗寒生理生化代谢的适应性响应
• 4.2 冰冻低温下银杏枝条抗寒生理生化代谢的适应性反应
• 第6章 银杏半同胞家系抗寒性评定
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 抗寒相关生理生化指标的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 银杏不同半同胞家系幼苗抗寒相关指标差异性分析
• 2.1.1 半致死温度差异性
• 0值差异性'>2.1.2 F₀值差异性
• 0值差异性'>2.1.3 Fv/F₀值差异性
• 2.1.4 Fv/Fm值差异性
• 2.1.5 NPQ值差异性
• 2.1.6 ETR值差异性
• qP值差异性'>2.1.7_qP值差异性
• 2.1.8 根系活力差异性
• 2.1.9 可溶性糖含量差异性
• 2.1.10 可溶性蛋白含量差异性
• 2.1.11 Pro含量差异性
• 2.1.12 相对电导率差异性
• 2.1.13 丙二醛含量差异性
• 2.1.14 SOD活性差异性
• 2^-产生速率差异性'>2.1.15 ·O₂^-产生速率差异性
• 2.1.16 POD活性差异性
• 2O₂含量差异性'>2.1.17 H₂O₂含量差异性
• 2.1.18 束缚水/自由水比率差异性
• 2.2 银杏半同胞家系幼苗抗寒性综合评定
• 2.2.1 银杏抗寒指标相关性分析
• 2.2.2 抗寒指标主成分分析
• 2.2.3 银杏半同胞家系抗寒性划分
• 2.2.4 银杏半同胞家系抗寒性排序
• 2.2.5 银杏半同胞家系抗寒鉴定模型
• 3 讨论
• 4 结论
• 第7章 银杏品系抗寒性综合评定
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 抗寒相关生理生化指标的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 银杏不同品系抗寒相关指标差异性分析
• 2.1.1 半致死温度差异性
• 2.1.2 总含水量差异性
• 2.1.3 束缚水含量差异性
• 2.1.4 束缚水/自由水比率差异性
• 2.1.5 淀粉含量差异性
• 2.1.6 可溶性糖含量差异性
• 2.1.7 可溶性蛋白含量差异性
• 2.1.8 Pro含量差异性
• 2.1.9 SOD活性差异性
• 2.1.10 POD活性差异性
• 2^-产生速率差异性'>2.1.11 ·O₂^-产生速率差异性
• 2O₂含量差异性'>2.1.12 H₂O₂含量差异性
• 2.1.13 MDA含量差异性
• 2.2 越冬银杏品系枝条抗寒性综合评定
• 2.2.1 银杏品系抗寒指标间相关分析
• 2.2.2 抗寒指标分析
• 2.2.3 利用银杏抗寒性状的主成分值选择抗寒品系
• 2.2.4 银杏品系抗寒性鉴定与排序
• 2.3 低温胁迫（-20℃）下银杏品系抗寒性鉴定
• 2.3.1 银杏品系抗寒指标间相关分析
• 2.3.2 抗寒指标主成分分析
• 2.3.3 银杏品系抗寒性划分
• 2.3.4 银杏品系抗寒性排序
• 2.3.5 银杏品系抗寒鉴定模型
• 2.4 抗寒高产银杏品系筛选
• 2.5 银杏半同胞家系和品系抗寒性关系
• 3 讨论
• 3.1 抗寒性的综合评价
• 3.2 影响抗寒性的内在因素
• 4 结论
• 第8章 主要结论
• 1 主要结论
• 2 本研究特色
• 3 不足之处
• 参考文献
• 附图Ⅰ 低温胁迫下银杏叶片超微结构
• 2+-ATP酶活性细胞化学定位'>附图Ⅱ CA²⁺-ATP酶活性细胞化学定位
• 详细摘要