不同来源棉花种质资源抗旱性鉴定
本研究从我国育成或引进的有代表性的108份陆地棉品种作为供试材料，通过对该陆地棉群体进行PEG模拟干旱胁迫处理，综合评价并筛选一批优异耐旱种质材料。干旱胁迫处理后，对4个耐旱相关的指标(相对株高、相对地上干物重、相对地下干物重、相对脯氨酸含量)进行测定，变异系数14.1%到110.9%不等，说明供试材料在耐旱性上存在普遍差异，进而通过对四个指标相对值的统计分析筛选出了山西引进W7、百棉2号、银山4号3个耐旱材料以及郑棉18、新木棉5号、新陆早7号、晋棉21号4个旱敏感材料。本研究为棉花种质资源的利用及抗旱品种的培育奠定了坚强的基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料2
1.1.1 供试材料2
1.2 实验方法3
1.2.1 苗期耐旱处理3
1.2.2 生理形态指标的测定3
2 结果与分析3
2.1 耐旱相关性状的表型多样性分析3
2.2 耐旱性评价4
3 讨论5
致谢6
参考文献6
附录7
附表1 108份陆地棉材料名称与生态区7
不同来源棉花种质资源抗旱性鉴定
引言
我国自20世纪80年代以来棉花产区旱情日趋严重，因旱灾减产的棉花总量每年达到30%以上。如何使作物在干旱胁迫条件下发挥出其优良遗传特性以实现高产稳产，一直以来都是育种研究的热点。干旱胁迫对作物有两方面的影响，一方面是由于干旱造成的作物形态变化对作物生长发育的损害，包括解剖形态特征变化以及生理生化过程的变化，另一方面是作物为了适应干旱环境，减少干旱对其的危害，从而做出的本身形态以及生理生化过程的变化。因此深入研究作物在干旱条件下的形态和生理生化的特征，对于作物抗旱机理的研究，发掘抗旱新途径，以及培育抗旱新品种等都有着非常重要的理论和实践意义。
作物在干旱胁迫下，最明显的特征是外部形态的变化。主要包括株高变矮、主茎直径变细、叶子卷曲、叶面积和厚度变小，气孔开度变小、根系直径变细，在土壤中分布加深等。前
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人研究表明，较之光合作用，棉花叶面积的扩展生长更易受干旱的影响，叶片是植物散失水分的主要部位，是进行蒸腾作用的重要器官。干旱胁迫下，叶片外部形态特征会明显地发生变化。另外干旱胁迫也会使叶片萎蔫，叶片发生运动，叶角和方位都会发生改变[1]。叶片的大小、叶着生姿态、叶片的蜡、角质层厚度都可作为评价植物抗旱性的指标[2]。当土壤含水量低于田间持水量的60%时，为了减少水的散失，叶面积的增长将受到明显抑制，生物量生产也将大大降低[3]。根系作为作物吸收水分的重要器官，干旱胁迫对根系的影响最直接。分布深且广的发达根系能吸收土壤深层的水分，在干旱胁迫下，能显著提高作物的抗旱能力。干旱胁迫引起作物根系生长速率降低，根长、根数和重量也明显减少，根系有效吸收面积减小，吸水速度减慢，总吸水量降低，同时无机盐类的吸收也会受到抑制，根系分泌减少。
渗透调节为植物适应干旱胁迫的一种重要方式。通过在细胞内积累无机物以及有机物来提高细胞液浓度，降低渗透势，保持基本正常的膨压，使植物获得暂时或长时间的抗旱能力。尽管细胞水平上的渗透调控机理尚不明确，但可以肯定可溶性糖的积累在作物适应干旱的过程起到了很大的作用。植物的渗透调节物质主要包括脯氨酸、甜菜碱等亲和性溶质，通过这些物质的积累来实现渗透调节。此外，钙离子和水分通道调控，也是渗透调节的重要途径[4]。植物中的游离脯氨酸含量在正常水分供应条件下很少，为0.20.6mg/g，仅占总游离氨基酸的百分之几，遭遇干旱胁迫后，脯氨酸含量将会急剧上升[5]。对于干旱胁迫诱发脯氨酸积累的机理，根据前人研究一般认为有三条途径：脯氨酸合成反馈抑制作用的丧失、脯氨酸氧化过程受到抑制，以及蛋白质合成受到抑制从而减少了脯氨酸的消耗[6]。
棉花种质资源主要分为原生境资源以及之后通过各种方法和途径改变的基因库资源。棉花在世界范围内分布广泛，来自不同生态环境的种质资源有着丰富的可利用性状特征。研究和发掘抗旱种质资源，从遗传上提高棉花的抗旱性，对棉花生产有着十分重要的意义。棉花的抗旱机理是一个十分复杂的问题，分子水平体现为其抗旱性由多基因控制。在不同的气候条件、养分条件，不同生育时期等条件下，其抗旱能力都会体现出一定的差异。目前通过常规育种方法筛选耐旱品种的效果还不是十分突出。利用现代生物技术，通过基因重组寻找棉花抗旱品种的突破，已初现端倪。常规育种方法和遗传工程技术二者的结合，将会是今后棉花抗旱品种选育的重要方向。
棉花耐旱性评价的研究方法，主要包括田间直接鉴定法、室内盆栽鉴定法、PEG 胁迫鉴定法以及自然失水胁迫鉴定法等[79]。目前来说作物抗旱性研究方法多为在人工控制的干旱或人工模拟的干旱条件下进行，不同的鉴定方法各有其优缺点，需根据不同的实际需要选择。耐旱性评价的研究方法中，田间鉴定法简单可靠，但容易受季节限制，耗费时间长、工作量大、速度慢，重复性也较差。人工控制的干旱胁迫方法有反复干旱法和连续干旱法两种，缺点与田间鉴定法相同。PEG 渗透胁迫法有着简单易行，条件易控制，试验周期短，重复性好，适合于大批量作物品种（系）萌发期以及苗期等生育期抗旱性评价的优点[1011]，上世纪70年代，前人通过使用PEG作为诱导剂和筛选剂，首次筛选出了耐旱的烟草细胞系，之后利用PEG作为选择剂，又先后获得了抗旱的番茄细胞、抗旱的高粱再生植株及其种子、抗旱苜蓿细胞系等。苗期鉴定具有耗时短，容量大，重复性强，易于进行活体鉴定，受外界环境影响较小等优点[1213]。以产量作为评定品种抗早性主要标准的鉴定方法，则与生产结合较为紧密，相对较为准确，但周期长，需耗费大量人力物力，且易受外界环境影响。
1 材料与方法
实验材料
1．1．1 供试材料
选取我国19302010年育成或引进的陆地棉品种（系）中有代表性的108份作为供试材料。这些材料分别来自我国长江流域、黄河流域、西北内陆和北部特早熟四大棉区，另有部分引自美国。所有材料均经过多代自交，名称、生态区见附录。
1．2 实验方法
1．2．1 苗期耐旱处理
苗期耐旱鉴定实验采用水培法进行。旱处理溶液为Hoagland’s营养液配置的15%（W/V）PEG溶液，对照空白处理为Hoagland’s培养液。
该实验于大学牌楼教学科研基地进行。供试材料先播种于装有蛭石和营养土并底部有孔的纸杯中土培，每日浇水培养至两叶一心期，移栽长势均一的棉花苗至容积为25L的周转箱中，箱顶部盖有自制的含有40孔的塑料泡沫板，每孔用海绵固定2株棉花幼苗，箱内培养液为Hoagland’s培养液并用充气泵送气。待棉花幼苗水培至五叶期，加入PEG成为15%（W/V）PEG溶液模拟干旱处理，设置对照组，每处理和对照重复3次。处理48小时后,取样（倒二叶），液氮速冻，备用。
1．2．2 生理形态指标的测定
选取4个常用的棉花耐旱相关性状进行测定。考察了苗期各材料不同处理下的株高（plant height, PH, mm）、地上干物重（shoot dry matter, SDM, g）、地下干物重（root dry matter, RDM, g）及脯氨酸含量（proline content, PC,%）。
目录
摘要1
关键词1
Abstract 1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料2
1.1.1 供试材料2
1.2 实验方法3
1.2.1 苗期耐旱处理3
1.2.2 生理形态指标的测定3
2 结果与分析3
2.1 耐旱相关性状的表型多样性分析3
2.2 耐旱性评价4
3 讨论5
致谢6
参考文献6
附录7
附表1 108份陆地棉材料名称与生态区7
不同来源棉花种质资源抗旱性鉴定
引言
我国自20世纪80年代以来棉花产区旱情日趋严重，因旱灾减产的棉花总量每年达到30%以上。如何使作物在干旱胁迫条件下发挥出其优良遗传特性以实现高产稳产，一直以来都是育种研究的热点。干旱胁迫对作物有两方面的影响，一方面是由于干旱造成的作物形态变化对作物生长发育的损害，包括解剖形态特征变化以及生理生化过程的变化，另一方面是作物为了适应干旱环境，减少干旱对其的危害，从而做出的本身形态以及生理生化过程的变化。因此深入研究作物在干旱条件下的形态和生理生化的特征，对于作物抗旱机理的研究，发掘抗旱新途径，以及培育抗旱新品种等都有着非常重要的理论和实践意义。
作物在干旱胁迫下，最明显的特征是外部形态的变化。主要包括株高变矮、主茎直径变细、叶子卷曲、叶面积和厚度变小，气孔开度变小、根系直径变细，在土壤中分布加深等。前
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
人研究表明，较之光合作用，棉花叶面积的扩展生长更易受干旱的影响，叶片是植物散失水分的主要部位，是进行蒸腾作用的重要器官。干旱胁迫下，叶片外部形态特征会明显地发生变化。另外干旱胁迫也会使叶片萎蔫，叶片发生运动，叶角和方位都会发生改变[1]。叶片的大小、叶着生姿态、叶片的蜡、角质层厚度都可作为评价植物抗旱性的指标[2]。当土壤含水量低于田间持水量的60%时，为了减少水的散失，叶面积的增长将受到明显抑制，生物量生产也将大大降低[3]。根系作为作物吸收水分的重要器官，干旱胁迫对根系的影响最直接。分布深且广的发达根系能吸收土壤深层的水分，在干旱胁迫下，能显著提高作物的抗旱能力。干旱胁迫引起作物根系生长速率降低，根长、根数和重量也明显减少，根系有效吸收面积减小，吸水速度减慢，总吸水量降低，同时无机盐类的吸收也会受到抑制，根系分泌减少。
渗透调节为植物适应干旱胁迫的一种重要方式。通过在细胞内积累无机物以及有机物来提高细胞液浓度，降低渗透势，保持基本正常的膨压，使植物获得暂时或长时间的抗旱能力。尽管细胞水平上的渗透调控机理尚不明确，但可以肯定可溶性糖的积累在作物适应干旱的过程起到了很大的作用。植物的渗透调节物质主要包括脯氨酸、甜菜碱等亲和性溶质，通过这些物质的积累来实现渗透调节。此外，钙离子和水分通道调控，也是渗透调节的重要途径[4]。植物中的游离脯氨酸含量在正常水分供应条件下很少，为0.20.6mg/g，仅占总游离氨基酸的百分之几，遭遇干旱胁迫后，脯氨酸含量将会急剧上升[5]。对于干旱胁迫诱发脯氨酸积累的机理，根据前人研究一般认为有三条途径：脯氨酸合成反馈抑制作用的丧失、脯氨酸氧化过程受到抑制，以及蛋白质合成受到抑制从而减少了脯氨酸的消耗[6]。
棉花种质资源主要分为原生境资源以及之后通过各种方法和途径改变的基因库资源。棉花在世界范围内分布广泛，来自不同生态环境的种质资源有着丰富的可利用性状特征。研究和发掘抗旱种质资源，从遗传上提高棉花的抗旱性，对棉花生产有着十分重要的意义。棉花的抗旱机理是一个十分复杂的问题，分子水平体现为其抗旱性由多基因控制。在不同的气候条件、养分条件，不同生育时期等条件下，其抗旱能力都会体现出一定的差异。目前通过常规育种方法筛选耐旱品种的效果还不是十分突出。利用现代生物技术，通过基因重组寻找棉花抗旱品种的突破，已初现端倪。常规育种方法和遗传工程技术二者的结合，将会是今后棉花抗旱品种选育的重要方向。
棉花耐旱性评价的研究方法，主要包括田间直接鉴定法、室内盆栽鉴定法、PEG 胁迫鉴定法以及自然失水胁迫鉴定法等[79]。目前来说作物抗旱性研究方法多为在人工控制的干旱或人工模拟的干旱条件下进行，不同的鉴定方法各有其优缺点，需根据不同的实际需要选择。耐旱性评价的研究方法中，田间鉴定法简单可靠，但容易受季节限制，耗费时间长、工作量大、速度慢，重复性也较差。人工控制的干旱胁迫方法有反复干旱法和连续干旱法两种，缺点与田间鉴定法相同。PEG 渗透胁迫法有着简单易行，条件易控制，试验周期短，重复性好，适合于大批量作物品种（系）萌发期以及苗期等生育期抗旱性评价的优点[1011]，上世纪70年代，前人通过使用PEG作为诱导剂和筛选剂，首次筛选出了耐旱的烟草细胞系，之后利用PEG作为选择剂，又先后获得了抗旱的番茄细胞、抗旱的高粱再生植株及其种子、抗旱苜蓿细胞系等。苗期鉴定具有耗时短，容量大，重复性强，易于进行活体鉴定，受外界环境影响较小等优点[1213]。以产量作为评定品种抗早性主要标准的鉴定方法，则与生产结合较为紧密，相对较为准确，但周期长，需耗费大量人力物力，且易受外界环境影响。
1 材料与方法
实验材料
1．1．1 供试材料
选取我国19302010年育成或引进的陆地棉品种（系）中有代表性的108份作为供试材料。这些材料分别来自我国长江流域、黄河流域、西北内陆和北部特早熟四大棉区，另有部分引自美国。所有材料均经过多代自交，名称、生态区见附录。
1．2 实验方法
1．2．1 苗期耐旱处理
苗期耐旱鉴定实验采用水培法进行。旱处理溶液为Hoagland’s营养液配置的15%（W/V）PEG溶液，对照空白处理为Hoagland’s培养液。
该实验于大学牌楼教学科研基地进行。供试材料先播种于装有蛭石和营养土并底部有孔的纸杯中土培，每日浇水培养至两叶一心期，移栽长势均一的棉花苗至容积为25L的周转箱中，箱顶部盖有自制的含有40孔的塑料泡沫板，每孔用海绵固定2株棉花幼苗，箱内培养液为Hoagland’s培养液并用充气泵送气。待棉花幼苗水培至五叶期，加入PEG成为15%（W/V）PEG溶液模拟干旱处理，设置对照组，每处理和对照重复3次。处理48小时后,取样（倒二叶），液氮速冻，备用。
1．2．2 生理形态指标的测定
选取4个常用的棉花耐旱相关性状进行测定。考察了苗期各材料不同处理下的株高（plant height, PH, mm）、地上干物重（shoot dry matter, SDM, g）、地下干物重（root dry matter, RDM, g）及脯氨酸含量（proline content, PC,%）。
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