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杨树是世界上生长速度最快、分布最广、人工栽植面积最大,也是21世纪满足人类生活需求、改善人类生存环境最有潜力的树种之一。本文对辽西北地区栽培常用的17个杨树品种的内转录间隔区(ITS)序列进行比较分析,通过分析G+C含量、遗传距离、作系统发育树了解其遗传特性及系统发育关系。然后选择抗逆性速生杨树新品种吴屯杨(Populus wutunensis),研究其在NaCl胁迫下的生理响应,主要分析四种内源激素、叶绿素荧光参数、光合色素等指标。本研究的主要研究结论如下:
(1)对17个辽西主要栽植的不同杨属品种的核糖体基因(rDNA)的内转录间隔区ITS序列信息进行比较分析,并构建了其系统发育树。结果表明,所有供试材料ITS全长为594-596bp,G+C含量为64.1%-66.4%,其中ITS1为218-220bp,G+C含量为67.7%-70.2%;ITS2为210-213bp,G+C含量为69.0%-71.7%,其中吴屯杨ITS序列全长为594bp,G+C含量为65.3%。与其他品种相比有变异位点68个,信息位点28个。并且RITS2比ITS1信息位点多,进化速度快,主要变异类型为转换。吴屯杨隶属于青杨组,与其亲缘关系最近的是小黑14号及青山杨。ITS全序列构建的系统树能将不同杨树品种区分,为区分和鉴定杨树品种提供新的分子依据。
(2)采用微透析取样技术,研究了不同NaCl浓度0(CK)、100、200、300mmol/L处理对吴屯杨内源激素的影响。结果显示:随着NaCl盐胁迫浓度的增加,内源激素脱落酸(ABA)含量逐渐上升,且在胁迫后第一天达到最大值,随后两周下降并达到相对稳定状态;而其他内源激素赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)及IAA/ABA、GA3/ABA比值随着胁迫浓度的增加和胁迫时间的延长均呈下降趋势,且四种激素间的相关性十分显著,其中IAA与GA3,IAA与CTK、GA3和CTK之间呈现出极显著的正相关关系,而ABA的含量与其它3种激素间呈现出极显著的负相关关系。
(3)通过对吴屯杨盐胁迫下叶绿素荧光参数和光合色素的测定,可研究盐胁迫对吴屯杨生理的影响。研究表明:随着NaCl胁迫浓度的增加与胁迫时间的延长,叶绿素荧光参数可变荧光(Fv)、可变荧光与最大荧光之比(Fv/Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv/Fo)、PSⅡ电子传递效率(ETR)随着NaCl盐胁迫浓度升高均降低,而初始荧光(Fo)升高,说明NaCl使光系统受到伤害,使得PSⅡ潜在活性、原初光能转换效率降低;叶绿素a和叶绿素总含量随着盐胁迫浓度的升高有增加的趋势,叶绿素b对盐胁迫反应不明显,类胡萝卜素随着盐胁迫浓度的升高先增加后又降低。
(4)对三个杨树品种吴屯杨、小胡杨(Populus simonii×P.euphratica)、小美旱杨(Populus simonii×(Populus pyramidalis+Salix matsudana)分别进行NaCl胁迫下叶绿素荧光参数和光合色素含量的测定,研究不同杨树品种对盐胁迫的响应。研究发现三个杨树品种的耐盐性依次是:‘吴屯杨’>‘小胡杨’>‘小美旱杨’。