六个高羊茅株系的ISSR鉴定及其高温胁迫下生理生化指标和显微结构比较

论文摘要

高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)是常用的绿期最长的一种冷季型禾本科草坪草,因其具有耐潮湿、耐干旱、耐盐碱、耐践踏以及抗病虫害强等优点而被国内外广泛推广应用。本研究以华中农业大学经辐射诱变选育出的5个优良变异株系(编号依次为’HN002’、HN003’、HN004’、HN005’和‘HN006’)为研究对象,以原始株系Festuca arundinacea cv. Fine Lawn作为对照(编号为‘HN001’),主要从DNA多态性、耐热性生理和显微结构方面比较了6个株系间的差异性,为长江中下游湿热地区选育耐热性较强的优质草坪型高羊茅新品种提供一定的参考价值。主要研究内容和结论如下：1.通过ISSR分子标记技术检测了5个优良变异株系和原始株系间的亲缘关系,采用UPGMA聚类后发现,‘HN001’和5个形态变异株系被明显的区别开来；‘HN001’和变异株系之间GS仅为0.53,从分子水平上说明其间存在着明显的差异性；变异株系间GS变化幅度范围在0.60～0.82之间,‘HN002’和‘HN006’两者GS达到了0.82,表明两者的基因型差异较小,而其它变异株系间差异比较明显。2.在人工气候箱里40℃处理,每隔1d取一次材料,以第1d为对照(26℃),共取6次样,测定伤害率、SOD活性、丙二醛、叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸和可溶性蛋白质含量7项生理指标的变化,利用隶属函数法综合评价后发现,6个株系在高温处理不同时间时存在明显的差异,其隶属函数综合评价值分别为：’HN001’(0.1080)、’HN002’(0.0836)、’HN003’(0.0369)、’HN004’(0.0359) ’HN005’(0.0877)、’HN006’(0.0758),据此可以得出其耐热性强弱顺序为’HN001’>’HN005’>’HN002’>’HN006’>’HN003’>’HN004’。3.在人工气候箱分别于33℃、36℃、39℃、42℃和45℃处理1d后取材,以26℃为对照处理,通过测定分析上述7项生理指标的特征变化,利用隶属函数法综合评价后得知6个株系在不同高温处理时的耐热性综合评价值分别为：’HN001’(0.0706)、’HN002’(0.1154)、’HN003’(0.0324)、’HN004’(0.0459)、’HN005’(0.0747)、’HN006’(0.0696),其耐热性强弱顺序从高到低依次为’HN002’>’HN005’>’HN001’>’HN006’>’HN004’>’HN003’.4.在40℃高温和不同高温下处理,6个株系的各项指标在增加或降低幅度上,峰值出现的先后顺序上以及含量等方面都存有明显的差异性。两种处理方式下,伤害率、丙二醛和游离脯氨酸含量均呈上升趋势,并且各株系的差异性随着胁迫程度的加剧而变得更加明显；叶绿素总量呈降升降的变化趋势,在不同处理水平上各株系的Ch1含量都存有一定的差异性；可溶性蛋白质含量呈先升高后降低的趋势,恒温处理时第4d各株系含量达到峰值,差异较明显,不同高温处理时,其含量出现的峰值也不尽相同,45℃时各株系表现的差异最明显；SOD活性呈先上升后下降的变化总趋势,每一个处理水平上各株系都表现出了一定的差异性；可溶糖含量在40℃高温胁迫时,随胁迫时间的延长,总体呈递减趋势,不同高温胁迫时先上升后下降,而且不同水平都体现出了各株系的差异性。5.自然高温下6个株系显微结构的差异性也比较显著。叶表皮气孔观察结果表明,耐热性较差的‘HN003’和‘HN004’气孔密度较大,分别达到了100.66个/mm2和94.62个/mm2,而相对耐热性较强的’HN001’、’HN002’和‘HN006’气孔密度分别为77.94个/mm2、61.25个/mm2、56.97个/mm2,明显小于‘HN003’和‘HN004’的。6.叶表皮细胞的观察结果表明,‘HN003’和‘HN004’的表皮长细胞与‘HN001’差异极显著(P<0.01),与其它株系也明显存在着差异性；短细胞也存在着一定的差异,尤其与‘HN001’相比,变异株系差异较明显。7.叶片组织厚度观察结果表明,‘HN004’和‘HN003’叶片厚度和叶上表皮厚度明显小于其它株系,而二者叶下表皮厚度又明显大于其它株系；但是各株系的叶表皮厚壁组织厚度差异不显著(P>0.05)。8.维管束观察结果表明,’HN003’、’HN004’和‘HN006’的大维管束直径和其它三株系相比差异显著(P<0.05),各株系中脉和小维管束直径差异不显著(P>0.05)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 第一章 绪论
• 1.1 高羊茅种质资源
• 1.1.1 高羊茅的生物学特性
• 1.1.2 高羊茅的生态习性和资源分布
• 1.1.3 高羊茅的经济价值与园林应用前景
• 1.2 ISSR分子标记研究概况
• 1.3 植物耐热性研究综述
• 1.3.1 冷季型草坪草及其耐热性的研究概况
• 1.3.2 植物生理生化指标与耐热性
• 1.3.2.1 细胞膜透性与耐热性
• 1.3.2.2 光合作用与耐热性
• 1.3.2.3 膜脂过氧化与耐热性
• 1.3.2.4 脯氨酸含量与耐热性
• 1.3.2.5 可溶性蛋白质含量与耐热性
• 1.3.2.6 酶活性变化与耐热性
• 1.3.2.7 可溶性糖含量与耐热性
• 1.3.2.8 各指标之间的关联
• 1.3.3 植物叶片组织结构与耐热性
• 1.4 本研究的目的和意义
• 第二章 6个株系的ISSR鉴定
• 2.1 试验地概况
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 DNA提取
• 2.2.3 ISSR反应体系及程序
• 2.2.4 数据分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 ISSR分子多态性分析
• 2.3.2 6份材料ISSR的聚类分析
• 2.4 结论与讨论
• 第三章 高温胁迫下6个株系生理指标的测定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验处理方法
• 3.1.3 测定指标及其方法
• 3.1.3.1 伤害率的测定
• 3.1.3.2 叶绿素含量测定的测定
• 3.1.3.3 丙二醛含量的测定
• 3.1.3.4 游离脯氨酸含量的测定
• 3.1.3.5 可溶性蛋白质含量的测定
• 3.1.3.6 超氧化物歧化酶活性的测定
• 3.1.3.7 可溶性糖含量的测定
• 3.1.4 数据处理及分析方法
• 3.1.4.1 隶属函数法
• 3.1.4.2 权重
• 3.1.4.3 综合评价值
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同高温胁迫时间下生理指标测定
• 3.2.1.1 伤害率变化
• 3.2.1.2 叶绿素含量变化
• 3.2.1.3 丙二醛含量变化
• 3.2.1.4 游离脯氨酸含量变化
• 3.2.1.5 可溶性蛋白质含量变化
• 3.2.1.6 超氧化物歧化酶活性变化
• 3.2.1.7 可溶性糖含量变化
• 3.2.1.8 各生理指标主成分分析
• 3.2.1.9 隶属函数法综合评价
• 3.2.2 梯度高温胁迫下生理指标测定
• 3.2.2.1 伤害率变化
• 3.2.2.2 叶绿素含量变化
• 3.2.2.3 丙二醛含量变化
• 3.2.2.4 游离脯氨酸含量变化
• 3.2.2.5 可溶性蛋白质含量变化
• 3.2.2.6 超氧化歧化酶活性变化
• 3.2.2.7 可溶性糖含量变化
• 3.2.2.8 各生理指标主成分分析
• 3.2.2.9 隶属函数法综合评价
• 3.3 结论与讨论
• 第四章 叶片显微结构观察
• 4.1 试验地概况
• 4.2 试验仪器及应用软件
• 4.3 材料与方法
• 4.3.1 叶表皮结构观察
• 4.3.1.1 试验材料
• 4.3.1.2 试验方法
• 4.3.2 叶片横切面观测
• 4.3.2.1 试验材料
• 4.3.2.2 试验方法
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 叶片下表皮气孔观察
• 4.4.2 叶片下表皮细胞观察
• 4.4.3 叶片结构厚度观察
• 4.4.4 叶片维管束差异
• 4.5 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 图版与说明
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 附录Ⅲ