| 题名 | 青川箭竹不同光保护途径与碳氮代谢对干旱胁迫的响应及磷素调控 |
| 作者 | 刘成刚 |
| 答辩日期 | 2014-05 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 潘开文 ; 王彦杰 |
| 关键词 | 青川箭竹 干旱胁迫 磷添加 光保护途径 碳氮代谢 叶黄素循环 抗氧化防御系统 活性氧 |
| 学位专业 | 植物学 |
| 英文摘要 | 人类活动所引起的全球气候变化导致了降水量和极端温度的波动较大，常会造成土壤水分赤字，使得植物遭受短期或长期的水分胁迫。干旱作为一种重要的非生物胁迫因子，严重地制约着植物生产力大小。竹子作为一种浅根性半木本植物，易受干旱环境的影响。另外，竹子生长速率极快，使得土壤中有效磷匮缺，将会影响其后续繁殖更新，且磷缺乏也可能是引起其开花死亡的关键诱因。因此，竹子的生长更新往往由水分和养分这两种非生物因子共同决定。本项目以青川箭竹（Fargesia rufa）为试验材料，利用形态、生理及生化方法等研究了青川箭竹不同光保护途径对干旱胁迫及复水的响应差异及其交叉协同关系，分析了青川箭竹碳氮代谢对干旱胁迫及复水的耦合响应机制。与此同时，研究了磷素添加如何调控干旱胁迫下不同光保护机制和碳氮代谢过程。研究可为今后提高箭竹的抗旱性、产量及品质提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下： （1）研究青川箭竹不同光保护途径对不同干旱胁迫及复水的响应。结果显示，干旱胁迫下调了光化学活性，增强了非结构性热耗散能力。降低的光合碳还原电子流[Je(PCR)]的分配比例可以由水水循环驱动的Ja(O2-dependent)来补偿，特别是在中度干旱胁迫期间。同时，组织和细胞水平的抗氧化防御系统也被激活。干旱胁迫下光呼吸碳氧化电子流[Je(PCO)]的降低说明光呼吸并未起到有效耗散过剩激发能的作用。复水后提高了受胁迫植株的光化学活性。复水能够快速恢复中度干旱胁迫植株所受ROS的氧化伤害，且通过继续维持高的热耗散和抗氧化物质含量来缓解重度干旱胁迫植株的损害。本研究表明，干旱胁迫下青川箭竹启动光保护的协同机制来保护光合器官的潜在功能性，从而使其能在复水后较快恢复光合活性。因此，青川箭竹似乎可以抵抗长期的中度和重度干旱条件并得以生存。 （2）研究青川箭竹碳氮代谢对不同干旱胁迫及复水的响应。结果显示，长期中度或重度干旱胁迫均可通过气孔限制和代谢损伤共同抑制Pmax，但复水可改善此负效应。同时，贮存淀粉水解引起的可溶性糖的增加仅在长期重度干旱胁迫下起渗透保护作用，而蔗糖发挥作用较小。复水能够使碳代谢水平达到平衡状态。无论在干旱还是复水阶段，干旱诱导的氮代谢加剧形成更多氨基酸起着重要的渗透调节作用，且促进了植株的生长。本研究表明，青川箭竹在受旱和复水后可以通过调节碳氮代谢水平，提高了植株细胞渗透势，从而减轻胁迫伤害。 （3）研究了施磷对干旱胁迫下青川箭竹不同光保护途径的影响。结果显示，无论施磷与否，干旱胁迫均降低了光化学活性，提高了热耗散能力，激活了抗氧化防御机制，进而保护光合器官。与此同时，施磷整体上对正常浇水植株的生理生化相关特性影响较小。然而，施磷提高了受旱植株的光化学活性，下调了NPQ的激发能耗散机制和抗氧化酶活性，但促进了抗氧化物质的独立解毒功能，减少了ROS的积累，减轻植物细胞所受的氧化伤害。施磷可在一定程度上促进不同水分处理植株的水水循环过程作为重要的电子库。本研究表明，施磷对不同光保护机制的重新调控可使受旱植株维持较高的光合活性。 （4）研究施磷对干旱胁迫下青川箭竹碳氮代谢的影响。结果显示，植物的生长、形态和生理特性都受土壤水分和施磷的影响，但总体上这些特征对水分和施磷的交互作用响应很小或可以忽略，表现在解释总数据变异不到10%。施磷对干旱胁迫下青川箭竹植株的相对生长速率（RGR）的影响主要与生理调节相关，而并不受生物量分配差异的影响。在正常水分条件下，施磷维持了光合碳和氮代谢的平衡，但改变了氮相关物质的比例。在干旱胁迫条件下，施磷提高了光合能力，且通过减缓碳氮代谢水平延长植物生长。本研究表明，施磷可扩大青川箭竹对水分的可塑性范围，缓解干旱对其造成的伤害，表现出更好的耐性。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 生态研究 |
| 产权排序 | 1 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.75.237.14/handle/351003/28731]  |
| 专题 | 成都生物研究所_生态研究 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘成刚. 青川箭竹不同光保护途径与碳氮代谢对干旱胁迫的响应及磷素调控[D]. 中国科学院大学. 2014. |
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