低温胁迫对甘蔗幼苗根系生长及生理生化代谢影响.pdfVIP

广西大掌硕士掌位论文 低温胁迫对甘蔗幼苗根系生长和生理生化代谢的影响 低温胁迫对甘蔗幼苗根系生长和生理生化代谢的影响 摘要 甘蔗(c幽口mmD历c伽以埘聊L．)为禾本科甘蔗属作物，广泛种植于热带和亚热带， 是中国制糖的主要原料，而广西甘蔗的种植面积和蔗糖产量占到了全国总量的 60‰70％，对中国制糖业具有举足轻重的作用。近年灾害性低温天气频发，对甘蔗生产 产生了极大的影响，因此对于甘蔗在低温胁迫下的抗寒机制研究显得尤为重要，但到目 前为止，国内外关于低温胁迫对甘蔗根系生长发育、生理生化代谢及蛋白质组学等方面 影响的研究报道较少，其机理还不清楚。本实验运用水培系统确定了甘蔗幼苗生长最适 pH值，并在该pH值下培养甘蔗幼苗，获得完整根系，然后利用植物形态学、生理生化 d、1d、3d、5d和7d， 等研究手段并结合差异蛋白质组学技术，分析在4℃低温胁迫0 制，并对低温胁迫3d的甘蔗根系总蛋白进行了差异蛋白质组学的研究分析，以期为揭 示甘蔗根系在低温胁迫下的抗寒机理提供依据，指导甘蔗产业的生产和发展。研究结果 如下： 1．通过水培系统试验确定了甘蔗生长的最适pH值为6．0，在该pH值下甘蔗生长状 况最好。 2．在低温胁迫下，3个甘蔗品种根系随着低温胁迫时间的延长，根系受到不同程度 的伤害，根系活力均显著降低，抗寒性强的品种GT21和GT28降低幅度小于抗寒性弱 的ROC22。因此，根系活力可作为植物鉴定抗寒性强弱的一项重要指标。 3．不同甘蔗品种的根系形态存在差异，抗寒性强的品种GT21和GT28根系呈向下 生长，抗寒性弱的品种ROC22根系呈向周边生长。在同一生长条件下，抗寒性强的品 种根长、根体积均大于抗寒性弱的品种，说明遇到低温时根尖位置差异造成对低温的响 应时间有先后，导致抗寒能力不同，根系生长形态可作为选育耐寒性品种的一个重要参 考依据。低温胁迫7d，3个甘蔗品种根长、根体积的增加量均显著低于对照，品种间没 有显著差异，低温明显抑制了根系的生长。结果同时表明低温会降低甘蔗地上部和地下 部鲜重，其中低温对GT21和ROC22地下部分的影响大于地上部分，降低了根冠比，但 低温反而增加了甘蔗幼苗的地上部和地下部分的干物质积累。 I 低温胁迫对甘蔗幼苗根系生长和生理生1乞代谢的影响 4．随着低温胁迫时间延长，甘蔗根系细胞排列紊乱程度变大。在相同的胁迫条件下， 抗寒性不同的品种根系细胞对低温的响应不同，抗寒性弱的I的C22细胞在低温处理的 第3d后就开始膨大变形，细胞结构散乱程度大于抗寒性强的GT21和GT28。 5．在低温胁迫下，甘蔗根系细胞膜受到伤害，3个品种根系内MDA含量增加，不 同的品种增幅有差异。抗寒性弱的品种ROc22积累量最多，膜脂过氧化作用大于GT21 和GT28。随着处理时间的延长，3个品种根系内MDA含量开始下降。 6．随着低温胁迫时间的延长，甘蔗根系内POD和s0D在品种间没有表现出很一致 的规律，但均出现活性增高的趋势。GT21根系内POD表现为先升高后降低再升高的趋 势，SOD在POD降低第3d表现为升高。ROC22根系POD在处理的第3d活性最高， SOD在处理的第ld活性较高，后期这两种酶活性均逐渐降低。受低温胁迫GT28根系 内的这两种酶活性出现显著增加，并在整个处理期间表现出较高的活性，说明抗寒性强 的品种根系内这两种酶活性较高，在对低温的适应调节过程中发挥着协同作用。 7．渗透调节物质与甘蔗根系对低温的调节机制关系密切。甘蔗幼苗根系内脯氨酸、 可溶性糖和可溶性蛋白含量随着低温胁迫时间的延长呈上升趋势，并随着处理时间的进 一步延长，含量降低，说明在一定的低温条件下可促进这3类物质在根系内的积累。但 它们的升幅和降幅均与品种的抗寒性有关，抗寒性弱的品种ROC22脯氨酸、可溶性糖 和可溶性蛋白积累量低于抗寒性强品种GT2l和GT28，且根系内可溶性糖和可溶性蛋白 含量表现为激增和激降的状态，说明抗寒性弱的品种对低温敏感。而抗寒性强的品种体 内这类物质表现为缓慢升高和缓慢降低的趋势，说明抗寒性强的品种抵御低温胁迫系统 较协调。 8．低温胁迫3d，对3个甘蔗品种的根系总蛋白进行一