矮生杉木解剖与生理特性研究

论文摘要

为了揭示杉木矮生的原因,本实验以矮生、正常杉木为材料,研究探讨了矮生杉木低生长势与枝叶解剖结构,光合特性,叶绿素荧光参数,碳代谢,酶活性,激素含量以及蛋白质组之间的关系,旨在阐明杉木矮生的解剖生理基础。主要结果如下:（1）新梢生长动态可以在一定程度上反映两种生长型杉木的生长态势,故可用作评价杉木矮生的指标。（2）枝叶解剖方面,对于枝皮率,矮生杉木、正常杉木的均值分别为76.50%和37.70%,差异达显著水平;对于管胞平均面积,矮生、正常杉木的均值分别为241.9016μm2和308.8946μm2,差异显著,这反映了矮生杉木管胞口径小,限制了其水分的吸收和运输,抑制了植株的营养生长;对于管胞密度,矮生杉木、正常杉木的均值分别为3375个/mm2和2456个/mm2,矮生杉木显著高于正常杉木,这可能与针叶植物木质部中管胞比例高有关;对于枝条单位长度的叶片数量,矮生杉木显著多于正常杉木,这可能与矮生杉木节间长度缩短有关;而对于两者的栅海比,矮生杉木与正常杉木无明显差异。因此可将枝皮率与单位长度枝条叶片数量用作评价杉木矮生的指标。（3）对植物光合特性的研究发现,矮生型叶片的光补偿点和光饱和点分别为18.44μmol·m-2·s-1和500μmol·m-2·s-1,正常型叶片相应值分别为7.32μmol·m-2·s-1和1500μmol·m-2·s-1,表明矮生型的光能利用能力明显不如正常型;在光合参数方面,矮生型叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）及蒸腾速率（Trmmol）均低于正常型,但两者胞间二氧化碳浓度（Ci）差异不大,表明矮生型较低的净光合速率可能是非气孔限制的结果;对于叶绿素荧光参数,矮生型经充分暗驯化后的初始荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、PSⅡ原初光能转换效率（Fv/Fm）及PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）几乎均小于正常型。因此,矮生杉木光合能力上的缺陷可能是造成低生长势的重要生理生态原因之一。（4）从光合产物的运输、储存及利用的情况看,矮生型的淀粉存在难以转化的现象,无法及时补充植物所需的葡萄糖。因此,碳代谢异常也可能是造成矮生型低生长势的原因之一。（5）对叶片酶活性的研究发现,矮生型不同时期的POD酶和IOD酶活性均显著高于正常杉木。因此,矮生型较高的酶活性可能是其低生长势的生理原因之一。（6）对内源激素含量的研究发现,两种生长型杉木内源IAA、ZR含量差异不大,但由于矮生型的酶活性远远高于正常型,故其较低的生长势可能与内源IAA运输受阻有关;对内源GA含量的研究发现矮生型生长早期GA含量显著低于正常型,表明矮生型较低的生长势可能受GA的调控;而矮生型异常的ABA水平亦可能是造成杉木矮生的原因。（7）叶片蛋白质组特性的研究发现,矮生型叶片中有29个蛋白表达量发生了显著的变化,其中14个蛋白质表达量增加了2.2倍以上,15个蛋白质表达量下降超过了3.0倍。而矮生型这些异常表达的蛋白质可能与其矮生性状密切相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 杉木育种及其生理基础研究进展
• 1.1.1 杉木遗传育种研究进展
• 1.1.1.1 杉木遗传改良研究
• 1.1.1.2 种源内无性系选育
• 1.1.1.3 杉木种子园
• 1.1.2 杉木生理基础研究进展
• 1.2 木本植物矮化的研究现状
• 1.2.1 植物矮化特征的研究
• 1.2.1.1 枝皮率与生长势的关系
• 1.2.1.2 导管结构与生长势的关系
• 1.2.1.3 叶片解剖结构与生长势的关系
• 1.2.1.4 叶片气孔特征与生长势的关系
• 1.2.1.5 植物光合能力与生长势的关系
• 1.2.1.6 矮化相关酶活性与生长势的关系
• 1.2.1.7 植物激素与生长势的关系
• 1.2.1.8 同源异型盒突变与生长势的关系
• 1.2.1.9 植物病毒与生长势的关系
• 1.2.2 矮生杉木的研究现状
• 1.2.2.1 矮化杉木的显微结构特征
• 1.2.2.2 杉木矮化突变的生理基础
• 1.2.2.3 矮化杉木的蛋白质组研究
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 枝条年生长量与新梢生长曲线的测定
• 2.2.2 枝皮率的测定
• 2.2.3 管胞密度、平均面积、壁腔比的测定
• 2.2.4 单位长度叶片数量测定
• 2.2.5 叶片栅海比的测定
• 2.2.6 光合参数及叶绿素荧光参数测定
• 2.2.7 叶片含糖量（葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉）的测定
• 2.2.8 茎尖过氧化物酶活性测定
• 2.2.9 茎尖生长素氧化酶活性测定
• 2.2.10 茎尖内源激素（IAA、GA、ABA、ZR）的酶联免疫法测定
• 2.2.11 叶片蛋白质组的凝胶内差异显示电泳
• 3 结果与分析
• 3.1 矮生杉木的生长特性
• 3.1.1 主干、主枝生长量
• 3.1.2 新稍生长曲线
• 3.2 矮生杉木的枝条解剖特性
• 3.2.1 枝皮率
• 3.2.2 管胞平均面积、密度及壁腔比
• 3.3 矮生杉木的叶片解剖特性
• 3.3.1 单位长度枝条叶片数量
• 3.3.2 栅海比
• 3.4 矮生杉木光合特性及叶绿素荧光参数
• 3.4.1 光响应曲线
• 3.4.2 不同时期的主要光合参数
• 3.4.3 不同时期的叶绿素荧光特性
• 3.4.3.1 不同时期的叶色值
• 3.4.3.2 不同时期的叶绿素荧光参数
• 3.5 矮生杉木的碳代谢特性
• 3.5.1 2 种类型杉木葡萄糖含量的时序变化
• 3.5.2 2 种类型杉木蔗糖含量的时序变化
• 3.5.3 2 种类型杉木果糖含量的时序变化
• 3.5.4 2 种类型杉木淀粉含量的时序变化
• 3.6 矮生杉木酶活性的变化
• 3.6.1 POD 酶活性的时序变化
• 3.6.2 IOD 酶活性的时序变化
• 3.7 矮生杉木的内源激素水平
• 3.7.1 IAA 含量的时序变化
• 3.7.2 GA 含量的时序变化
• 3.7.3 ZR 含量的时序变化
• 3.7.4 ABA 含量的时序变化
• 3.7.5 ABA/GA 比值的时序变化
• 3.7.6 IAA+GA+ZR 与ABA 比值的时序变化
• 3.8 矮生杉木叶片蛋白质组特性
• 4 讨论
• 4.1 新梢生长动态与杉木矮生的关系
• 4.2 枝条、叶片解剖结构与杉木矮生的关系
• 4.3 光合特性与杉木矮生的关系
• 4.4 碳代谢与杉木矮生的关系
• 4.5 叶片酶活性与杉木矮生的关系
• 4.6 植物激素与杉木矮生的关系
• 4.7 植物蛋白与杉木矮生的关系
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简介与发表论文情况
• 致谢