【摘 要】
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本研究以从I-69杨(Populus deltoides cv.Lux ex.I-69/55,耐涝)×小叶杨(P.simonii,不耐涝)的杂交子代中筛选出来的耐涝性存在显著差异的2个全同胞子代LS1(耐涝)和LS2(不耐涝)为试材,通过人工模拟淹水胁迫试验,研究了两者不同部位的叶片和细根的生理和解剖结构对淹水胁迫响应的差异。同时,以子代LS2为试材,通过叶面喷施6种外源化合物,初步探讨了不同外源
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(No.31570665);
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本研究以从I-69杨(Populus deltoides cv.Lux ex.I-69/55,耐涝)×小叶杨(P.simonii,不耐涝)的杂交子代中筛选出来的耐涝性存在显著差异的2个全同胞子代LS1(耐涝)和LS2(不耐涝)为试材,通过人工模拟淹水胁迫试验,研究了两者不同部位的叶片和细根的生理和解剖结构对淹水胁迫响应的差异。同时,以子代LS2为试材,通过叶面喷施6种外源化合物,初步探讨了不同外源激素或化合物对杨树耐涝性的影响,以期为杨树耐涝机理的深入研究提供参考。得到的主要研究结果如下:(1)以40~50 cm高的LS1和LS2为试材,进行15 d淹水处理,并排水恢复3d。相比于正常浇水(CK)的对照植株(LS1_CK、LS2_CK),所有淹水处理(PS)植株(LS1_PS、LS2_PS)的形态、生理生态和解剖结构特征均发生明显变化。与LS1相比,淹水胁迫对LS2的形态损伤、株高和地径生长的抑制程度更严重,两者的各组叶片(自顶端完全展开的叶片向下每3片叶为1组,共7组)对淹水胁迫的响应显著不同。对于气体交换参数,LS1_PS第1~3组叶片表现出一定的耐涝性,排水恢复后均有不同程度恢复,而第4~7组叶片排水恢复后仍继续降低;LS2_PS则是第4~7组叶片耐涝性强于第1~3组叶片。对于叶绿素相对含量(SPAD值),LS1_PS与LS2_PS的各组叶片均在淹水0~7 d变化不明显,且靠近顶部叶片在排水恢复后能恢复至正常状态。叶片相对电导率及含水量结果显示,LS1_PS各组叶片的相对电导率与含水量密切相关,均于淹水3d时达到最大值,排水恢复期间均有所下降;LS2_PS则是第5~7组叶片与LS1_PS对应叶片相似,其余叶片均受到严重伤害。对于丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量和根系活力,LS1_PS与LS2_PS之间以及同一无性系不同部位之间的响应存在明显差异。就叶片MDA与Pro而言,LS2_PS比LS1_PS的变化幅度大,且两者均以上部叶片(第1~3组)的上升幅度较大,下部叶片(第4~7组)较小。排水恢复期间,靠近顶部叶片的恢复能力大于下部叶片。细根中MDA、Pro含量及根系活力显示,LS1_PS根系的损伤程度小于LS2_PS,恢复能力也强于LS2_PS。对于细根解剖结构,LS1_PS中通气组织形成的方向是由主根向根尖。在淹水15 d时,在距离主根1 cm、3 cm以及距离根尖7 cm和5 cm处已经有较大气腔形成,而距离根尖1 cm和3 cm处无明显气腔形成。LS2_PS的响应与LS1_PS大致相同。超氧阴离子(O2-)与过氧化氢(H2O2)原位显色反应结果显示,LS1_PS和LS2_PS各组叶片均在淹水1 d时受害程度最严重(第1组叶最小,第7组叶最大),并随着淹水时间延长而慢慢减弱。(2)分别对LS2淹水植株(LS2_PS)和正常浇水植株(LS2_CK)叶面喷施ABA、SA、Me JA、GSH、Pro、Spd和H2O(对照)7种物质,研究其表型、生长量、生物量以及生理生态特性对淹水胁迫的响应。形态观测结果显示,在LS2_CK中,除了喷H2O及SA植株正常生长,其余化合物均会造成不同程度的黄叶、落叶等现象。对于LS2_PS,所有植株都有不同程度的黄叶、落叶、皮孔膨大、不定根形成等现象。在LS2_CK中,喷施7种物质的苗高与地径生长量之间均存在显著差异,但仅喷施SA和Me JA的苗高生长量显著高于喷H2O处理,而地径生长量以喷H2O处理为最高。在LS2_PS中,喷施7种物质的苗高与地径生长量之间亦存在显著差异,但其它6种化合物与喷H2O处理之间的差异均不显著。淹水处理18 d时,在LS2_CK中,与喷H2O处理相比,Me JA对根的生物量有显著促进作用,ABA及GSH对根冠比有显著促进作用。在LS2_PS中,与喷H2O处理相比,Spd及ABA对根冠比有显著促进作用。淹水处理18 d时,在LS2_CK中,与喷H2O处理相比,喷施SA、Me JA对SPAD、Pn和GS有显著促进作用,喷施Spd、Me JA对Tr有显著促进作用。在LS2_PS中,与喷H2O处理相比,6种外源化合物对气体交换参数均无显著促进作用。从7种外源化合物处理下植株的形态、生长和生理生态特性结果来看,各种外源化合物对LS2的耐涝性均产生了一定影响,后期需要进一步细分化合物的浓度梯度,以便准确评价其对杨树耐涝性的影响。
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