【摘要】：玉米(Zea mays)被認為是世界三大糧食作物之一,總產(chǎn)量和播種面積僅次于水稻和小麥。干旱作為一個國際性急待解決的問題,且隨著全球氣溫不斷升高干旱問題愈發(fā)明顯。非生物脅迫中的水分脅迫目前被認為是影響玉米產(chǎn)量最主要因素,它的發(fā)生將嚴(yán)重制約著玉米的產(chǎn)量提高。黃淮海夏玉米地區(qū)是我國重要的玉米主產(chǎn)區(qū),常因干旱脅迫原因造成玉米產(chǎn)量下降。生產(chǎn)中S-誘抗素對作物抗逆性的影響以及在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。本研究采用了水培種植方式研究了S-誘抗素浸種對PEG模擬干旱脅迫下玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響;采用溫室土培的種植方式研究了不同干旱脅迫下不同濃度的S-誘抗素噴霧對玉米幼苗的生理生化影響和重度干旱脅迫下S-誘抗素最佳濃度及其合成抑制劑鎢酸鈉對干旱脅迫下玉米幼苗的生理生化及內(nèi)源激素的影響;并利用熒光定量PCR技術(shù)研究了S-誘抗素對玉米Asr1表達的影響。主要研究結(jié)果如下:1)15%PEG-6000模擬干旱試驗研究發(fā)現(xiàn),不同濃度的S-誘抗素浸種在一定程度上能提高干旱脅迫下玉米種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及幼苗的生物量,系統(tǒng)聚狀分析和相關(guān)性狀分析表明4 mg·kg~-11 S-誘抗素浸種效果最好。葉面噴施4 mg·kg~(-1)的S-誘抗素溶液后干旱脅迫的不同時間段內(nèi)提高了玉米葉片中內(nèi)源ABA含量、游離脯氨酸和可溶性糖含量,降低了葉片中H_2O_2、MDA含量,顯著增強了葉片中抗氧化保護酶活性,提高玉米Asr1基因的相對表達量,且抗旱性強的鄭單958內(nèi)源ABA含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、抗氧化酶活性及Asr1基因的相對表達量均高于浚單20。表明S-誘抗素處理通過增加內(nèi)源ABA含量,誘導(dǎo)幼苗的抗氧化酶活性增加,提高Asr1基因的相對表達量,減少干旱對玉米葉片造成的氧化傷害,一定程度上提高了玉米幼苗對干旱脅迫的適應(yīng)能力,且對鄭單958的效果更顯著,為進一步應(yīng)用S-誘抗素緩解玉米干旱脅迫提供參考依據(jù)。2)溫室土培方法研究結(jié)果表明:干旱脅迫下,S-誘抗素噴霧增加了玉米的凈光合作用和水分利用率,降低胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度,減緩葉綠素的降解,提高玉米幼苗內(nèi)源ABA含量,加強玉米對逆境脅迫信號的感受,誘導(dǎo)了抗氧化保護酶SOD、CAT、POD、PPO活性增強,減少MDA含量,提高了玉米Asr1基因相對表達量,從而減輕干旱脅迫對玉米造成的氧化損傷,提高玉米耐受性。通過主成分分析得到XD20-MD的綜合評價由大到小依次為T3㧐T2㧐T4㧐T1㧐T5㧐T6(T1:5 mg·kg~(-1)S-ABA;T2:15 mg·kg~(-1) S-ABA;T3:25 mg·kg~(-1) S-ABA;T4:35 mg·kg~(-1) S-ABA;T5:干旱對照;T6:正常澆水);XD20-SD的綜合評價由大到小依次為T3㧐T2㧐T1㧐T4㧐T5㧐T6;ZD958-MD的綜合評價由大到小依次為T3㧐T2㧐T4㧐T6㧐T1㧐T5;ZD958-SD的綜合評價由大到小依次為T3㧐T2㧐T1㧐T5㧐T4㧐T6;綜合不同品種不同干旱研究發(fā)現(xiàn),T3處理下的玉米抗旱性最強。3)溫室土培方法,試驗結(jié)果表明:重度干旱脅迫下,S-誘抗素提高了玉米葉片的葉綠素含量,從而提高光合作用。S-誘抗素處理提高了玉米內(nèi)源ABA含量,降低了內(nèi)源ZT、GA3、IAA含量,提高ABA/ZT、ABA/GA3和ABA/IAA的比值,但不同部位的比值有差異,這可能是提高玉米抗旱性重要的生理基礎(chǔ),根據(jù)因子及主成分得分即可對S-誘抗素處理下玉米不同部位的抗旱性進行綜合評價,S-誘抗素處理的玉米不同部位的綜合評價由大到小依次為葉㧐根㧐莖。綜合研究發(fā)現(xiàn),S-誘抗素處理對玉米葉片抗旱性最強。而鎢酸鈉處理結(jié)果則表現(xiàn)相反,加重了干旱對玉米的傷害程度,S-誘抗素及內(nèi)源ABA合成抑制劑鎢酸鈉對重度干旱脅迫下玉米不同部位(根、莖、葉)具有重要調(diào)節(jié)作用。S-誘抗素對重度干旱脅迫下玉米抗旱性的增強,可能與4種內(nèi)源激素的信號傳導(dǎo)密切相關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S513
【圖文】：

其中玉米種植面積 42399.0 千公頃，占糧食種植總面積的 36%（圖1-1）；從 1998 年到 2017 年，我國玉米產(chǎn)量呈現(xiàn)出逐年增高的趨勢，2015 年和 2016 年玉米產(chǎn)量達到最高，約占當(dāng)年糧食總產(chǎn)量的 40%，2017 年我國糧食的總產(chǎn)量達到66160.72 萬噸，其中玉米總產(chǎn)量為 25907.07 萬噸，占我國糧食總產(chǎn)量的 39%（圖 1-2）（中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒，2017）。實際生活中，玉米不僅是人們生活中重要的糧食，同時也是重要的飼料和工業(yè)原料，它以其不可替代的特性，成為生產(chǎn)奶、肉、蛋、油等畜產(chǎn)品最重要的飼料來源，被廣泛地應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、化學(xué)、釀造、紡織等工業(yè)，因此玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)直接關(guān)系到人類生活的諸多方面（胡廣東，2002；聶樂興

2圖 1- 2 截止到 2017 年我國玉米產(chǎn)量（中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒，2017）Figure 1- 2 China's corn production as of 2017 (China Agricultural Statistical Yearbook, 2017)1.1 干旱脅迫對植物的生理變化的影響水分脅迫下，由于作物本身蒸騰作用大于其吸收量使得作物體內(nèi)發(fā)生水分虧損，水動態(tài)平衡被進一步打破，進而使作物自身細胞出現(xiàn)失水現(xiàn)象，如果發(fā)生嚴(yán)重的水分缺失則會引起植物細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，從而對作物自身造成不可修復(fù)的機械損傷（黃升謀，2009；李培培，2014）；植物組織發(fā)生水分虧損時，膜脂分子結(jié)構(gòu)因為作物組織細胞失

EC 1.11.1.6）、過氧化物酶（POD，EC 1.11.1.7）、抗壞血酸過氧化物酶（APX，.1.6）、多酚氧化酶（PPO，EC 1.10.3.2）、苯丙氨酸解氨酶（PAL，EC 4.3.1.5）氧化防御系統(tǒng)，如脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白等，已有大量研究證明保護酶活脅迫之間彼此關(guān)聯(lián)（Kaya et al., 2014; 柯貞進等，2015）。干旱脅迫下，非酶物耗清除過量的 ROS，SOD 將超氧化物陰離子自由基 O2-氧化為 H2O2，而 CAT 將 H2O2還原為 H2O，彼此作用可將細胞內(nèi)的活性氧維持在一個平衡水平，保的穩(wěn)定性（Jiang and Zhang, 2002b; Zhao et al., 2016; 李永生等，2016）。物抗旱的分子機制Functional Proteins Regulatory Proteins

【參考文獻】

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本文編號：2754110