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盐胁迫下小麦生理生化机制研究计划

盐胁迫下小麦生理生化机制研究计划

1 .立项依据

土壤盐渍化是世界范围内影响作物产量的主要非生物胁迫因子之一。由于世界上存在大量盐碱地和盐渍化土壤,相当大的一部分农作物品种因受不同程度盐害的影响难以发挥其增产和优质潜力。影响作物产量的各种环境因素中,干旱和盐碱造成的减产在40%以上。据统计,全球大约有3.8亿hm2土地存在不同程度的盐渍化,约占可耕地面积的10%。中国目前有0.2亿hm2以上盐碱地和0.07亿hm2以上盐渍化土壤,约占可耕地面积的20%。盐渍土是中国分布广、类型多、对农业生产影响较大的一种低产土壤。盐渍化土壤的开发利用有多种途径,筛选作物的耐盐品种并加以利用是一种行之有效的措施,它对加速抑盐脱盐进程,提高产量都具有重要意义。

小麦(Triticum aestivum L.)是世界上主要的粮食作物,世界上35%以上的人以小麦为主要食物,全世界小麦种植面积超过任何其他作物。因此,开展小麦耐盐生理的研究和实践,已引起人们的广泛重视。近年来国内外小麦育种、栽培和生理学家们在植物的耐盐性方面开展了大量工作,研究了植物耐盐性的生理机制探讨了其遗传规律,对小麦品种资源进行了耐盐性筛选,对小麦耐盐性进行了多方面的深入研究,并取的了很大进展。土壤盐渍化是世界范围内影响作物产量的主要非生物胁迫因子之一,也是农作物减产的主要原因之一。相当大的一部分农作物品种因受不同程度盐害的影响难以发挥其增产和优质潜力。据统计,影响作物产量的各种环境因素中,干旱和盐碱造成的减产在40%以上。如何提高植物的耐盐性成为当前一个迫切需要解决的科学问题。因此,开展小麦耐盐性的研究,已引起人们的广泛重视。要选育高耐盐性的植物品种,必须深入研究植物的耐盐机理。

2 .研究方案

( 1 )研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

系统研究盐胁迫下小麦各种生理生化指标的变化,可以从多方面揭示小麦耐盐机制,丰富小麦抗盐生理内容,为抗盐品种选择和盐碱地小麦栽培提供理论依据

1盐胁迫对种子萌发和出苗的影响

种子发芽是小麦生长发育的开始,小麦芽期对盐胁迫的忍耐程度反映的是在盐胁迫条件下种子吸水膨胀萌动生根的综合能力。种子耐盐性及其机制是植物耐盐性早期鉴定及耐盐个体与品种早期选择的基础。小麦品种种子发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗苗长这些指标可以反映种子的发芽速度、发芽整齐度和幼苗健壮的趋势,反映不同小麦品种种子发芽期耐盐性的强弱

2农艺性状对盐胁造的反应

苗期是小麦生长由异养过渡到自养的敏感时期,而冬麦返青和春麦播种出苗后正好是土壤返盐的时期,此期小麦扎根浅,是盐害容易发生的时期。因此,小麦的苗期耐盐性对于小麦生产十分重要

3 盐胁迫下渗透调节物质的积累

3.1 有机物质的积累

盐胁迫条件下渗透调节能力的增加与各种渗透调节物质的主动积累是分不开的,其中游离脯氨酸、可溶性糖和蛋白质以及甜菜碱对小麦渗透调节能力的维持起着主要作用。因此,对在盐胁迫下有机物质的含量变化测定掌握非常重要。

3.2 无机盐的积累

盐胁迫对植物的伤害主要是渗透胁迫和离子效应。植物体在盐胁迫下,可以通过在液泡中积累无机盐离子进行渗透调节。盐胁迫对小麦生长、离子吸收及分配的影响,从离子平衡分析的角度对小麦抗盐机理进行分析研究,

4 盐胁迫下抗氧化酶活性

4.1 细胞质膜透性增大

植物控制物质进出细胞的性质就是细胞质膜透性,生活细胞的物质交换能否正常进行,主要决定于细胞质膜透性的正常维持。不少研究结果都表明,在盐胁迫处理下,幼苗根和叶的细胞膜均受到伤害,但耐盐性较强的品种,细胞膜透性增加较少,伤害率较低(7%~13%)耐盐性较弱的材料,细胞膜透性增加较多,伤害率较强(16~24%),通过对细胞质膜透性的研究来比较耐盐品种的强弱。

4.2 抗氧化保护系统

植物特别是耐盐植物在长期的进化过程中,形成一套较为精细的去除、中和及捕获活性氧的抗氧化防御体系,主要包括抗氧化酶系统和非酶系统的抗氧化剂类。通过对抗氧化防御体系的研究是判断耐盐品种的一个重要方面。

5 盐胁迫下小麦品种对钾钠吸收运输的选择性

小麦品种间产生耐盐性差异的原因可能是由于不同品种对钾钠吸收和运输的选择性的差异造成的,所以对钾钠吸收运输的选择性的研究是十分必要的。

6 盐胁迫对多胺含量的影响

多胺(polyamine,PA)广泛存在于原核生物和真核生物细胞中,是一类低分子脂肪族含氮碱,是进化中高度保守的有机多聚阳离子。高等植物中常见的多胺有腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)等。许多研究表明,多胺具有在植物体内能影响:DNA、RNA和蛋白质的生物合成,促进生长和发育,延迟衰老的作用,并与植物的抗逆性关系密切。

7 质膜NADPH氧化酶活性

NADPH氧化酶是植物质膜氧化还原系统的主要酶类之一,在质膜活性氧的产生中起重要作用。

8 盐胁迫对小麦光合作用的影响

8.1 盐胁迫对光合速率及叶片气孔导度的影响

盐胁迫使各小麦品种的光合速率降低,且品种不同降幅不同。大部分品种幼苗的叶绿素含量对低浓度的NaCl胁迫反应不敏感,而对高浓度NaCl胁迫的反应则较敏感;随着NaCl浓度的增加,叶绿素含量显著降低。耐盐性强的小麦品种的净光合速率及气孔导度均显著高于耐盐性弱的品种。说明耐盐性强的小麦品种的光合结构对环境的适应性强,在盐胁迫下能够维持较好的气孔导性和光合速率。

8.2 盐胁迫对叶绿素和类胡萝卜素含量以及希尔反应活力的影响

8.3 盐胁迫对小麦PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)的影响

( 2 )研究方法,技术路线、试验方案

进行各个实验方面的数据测定,综合分析,不同参数的测定使用不同的方法。( 3 )进度安排

根据指导老师的安排进行。