干旱胁迫下7个甘蔗品种光合生理指标及抗旱性评价.docx

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干旱胁迫下7个甘蔗品种光合生理指标及抗旱性评价

科类农学编号（学号）20090027

本科生毕业论文（设计）

干旱胁迫下7个甘蔗品种光合生理指标及抗旱性评价

PhotosyntheticPhysiologicalIndexesandDroughtResistanceEvaluationUnderDroughtStressofSevenSugarcaneVarieties

指导教师：

职称：

云南农业大学黑龙潭

学院：

专业：

农学年级：

论文提交日期：

2013年5月答辩日期：

2013年5月

答辩委员会主任：

云南农业大学

2013年5月

干旱胁迫下7个甘蔗品种光合生理指标及抗旱性评价

摘要：

以云蔗03-194、赣蔗95-108、德蔗03-83、桂糖21号、新台糖10号、粤糖86-368、云引3号为试验试材，用Li-6400光合仪在自然光下，测量其正常供水与干旱胁迫下净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），比较它们的光合特性与抗旱性的关系。

结果表明：

综合各个生理指标的模糊隶属函数评价法，结合系统聚类，7个甘蔗品种中云引3号、粤糖86-368、新台糖10号表现优良，抗旱性较强；桂糖21号、德蔗03-83表现一般，抗旱性中等；云蔗03-194、赣蔗95-108不抗旱。

抗旱性较好的几个品种较适宜在干旱地区种植。

关键词：

甘蔗；干旱胁迫；光合特性；抗旱性

PhotosyntheticPhysiologicalIndexesandDroughtResistanceEvaluationUnderDroughtStressofSevenSugarcaneVarieties

Klhjljl

（CollegeofAgronomyandBiotechnology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming,Yunnan650201）

Abstract：

ByusingYunzhe03-194,Ganzhe95-108,Dezhe03-83,Guitang21,ROC10,Yuetang86-368andYunyin3astestmaterials,withLi-6400photosyntheticapparatusunderthenaturallight,measuringthenetphotosyntheticrate（Pn）undernormalwatersupplyanddrought,stomatalconductance（Gs）,intercellularcarbondioxideconcentration（Ci）,transpirationrate（Tr）,andcomparetheirphotosyntheticcharacteristics.Theresultsshowthat:

ThefuzzymembershipfunctionofeachphysiologicalindexevaluationmethodCombiningwithsystemclustering,Inthesevensugarcanevarieties,theYunyin3,Yuetang86-368,ROC10showtheexcellentandstrongdroughtresistance;Guitang21,Dezhe03-83displaythecommondroughtresistance;Yunzhe03-194,Ganzhe95-108isnotthedrought.Severalvarietieswithgooddroughtresistancearesuitableforplantingindryareas.

Keywords:

Sugarcane;Droughtstress;Photosyntheticcharacters;Droughtresistance

甘蔗（SaccharumofficinarumL.）是我国第一大糖料作物，也是高光效能源作物[1]。

其光合作用的途径是C4途径，因为具有PEPCK（磷酸烯醇式丙酮酸激酶）基因，能向卡尔文循环RuBisco高效输送CO2，因而光合效率很高。

甘蔗植物的干物质中，有90%-95%的有机物来源于蔗叶的光合作用，光合作用是甘蔗产量和品质形成的物质基础[2]。

甘蔗在云南普遍种植，而随着气候的变化，云南多地旱情严重，甘蔗也被俗称为“干蔗”。

所以干旱是制约蔗糖生产的关键因素之一。

选育抗旱性强、水分利用率高的品种是提高农业水分利用效率的有效措施之一，所以选育抗旱性好的甘蔗品种在干旱地区尤为重要。

前人对于甘蔗抗旱品种的选育已做出了很多具有价值的进展[3-4]，抗旱性鉴定的相关报道也很多[5-8]。

但是也有局限性，有的研究测定技术比较复杂，使用仪器较多且先进，不适宜全面推广。

本试验以云南主栽品种为试验材料，通过大棚桶栽甘蔗，干旱胁迫，利用Li-6400光合仪测定其光合参数[9]，最后通过所得各项数据，结合系统聚类利用模糊隶属函数综合评定抗旱性较好的甘蔗品种[10]。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为云蔗03-194、赣蔗95-108、德蔗03-83、桂糖21号、新台糖10号、粤糖86-368、云引3号。

1.2试验设计

试验在云南农业大学甘蔗研究所的塑料温室大棚进行，于2012年3月25日采用盆栽的方法，每盆栽4个芽，每个品种6盆。

1.3水分管理

蔗苗栽后浇足水，盖塑料薄膜，多次除草。

生长前期每盆浇水量一致，伸长期为需水临界期，一般选择在伸长期进行干旱胁迫处理[11]。

因此，本试验于7月10日分两组进行水分处理。

对照组定量浇水，处理组不浇水进行干旱胁迫15天-20天，对照3盆，处理3盆，进行各项指标的测定。

1.4测定及分析方法

1.4.1测定方法。

测定时间在晴天上午9：

00-11:

30，采用Li-6400光合仪在自然光下进行，测定时统一测定+1叶（最上一片全展叶），测定的叶片位置为叶片中部，避开叶脉，CO2浓度为大气CO2。

测定的值分别为净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr），对照组和胁迫组各3盆，每盆测一次，取3盆的平均值作数据分析。

1.4.2分析方法

（1）显著性分析在各品种升降幅度间进行，升降幅度计算公式为：

.

（2）统计分析采用SPSS17.0软件，图表用Word2007办公软件，进行图表处理和聚类分析。

（3）水分利用率（WUE）生理上定义为叶片净光合速率与蒸腾速率的比值，它能够准确反映植物叶片的瞬间或短期的反应行为[12]，即。

（4）抗旱系数也是作为分析甘蔗抗旱强弱的标准之一，按付凤玲等[13]的计算方法计算，对照组测定值与干旱胁迫条件下各测定值差值占对照测定值比率的补数，作为抗旱系数：

.

（5）模糊隶属函数评价法。

抗旱性评价采用模糊隶属函数评价法,通过对4个所测光合指标和水分利用率（WUE）求取模糊隶属函数值来综合评价品种抗旱性,模糊隶属函数值的计算公式[10]：

（1）

（2）

式中，Zij表示i基因型j指标的隶属函数值，Xij表示i基因型j指标的抗旱系数,Xjmax，Xjmin分别表示各基因型中指标的最大和最小测定值，为i基因型的隶属函数均值，n为指标数。

此次测量的值与抗旱性呈正相关，采用公式

（1）计算隶属函数值，最后用公式

（2）计算隶属函数均值。

2结果与分析

2.1干旱胁迫下甘蔗净光合速率比较

净光合速率是光合作用最重要的参数之一，为总光合速率与呼吸速率的差值，它能直接反映光合速率的大小。

干旱胁迫下甘蔗净光合速率显著下降[14]，由表1可以看出来，对照组净光合速率明显要比胁迫组大，其中云引3号表现突出。

降幅较小说明胁迫后对光合速率的影响越小，其中云引3号表现优异，赣蔗95-108和桂糖21号表现最差。

表1干旱胁迫下各甘蔗品种净光合速率比较单位：

μmolCO2.m-2.s-1

Table1Netphotosyntheticrateofsugarcanevarietiesunderdroughtstress

品种

对照测定值

胁迫测定值

升降幅度（%）

云蔗03-194

赣蔗95-108

德蔗03-83

桂糖21号

新台糖10号

粤糖86-368

云引3号

26.44

25.24

21.93

25.65

26.04

24.75

30.98

0.94

-0.38

0.80

-0.31

1.04

0.50

3.16

-96.45

-101.50

-96.33

-101.23

-96.02

-97.97

-89.81

2.2干旱胁迫下甘蔗气孔导度比较

气孔是水汽和CO2进出的门户，气孔导度表示的是气孔张开的程度，是估算植物和大气之间CO2和水分流动的关键因子。

气孔的开闭与光合作用的光反应一致，水分胁迫下气孔密度增加，导致气孔变小。

由表2可以看出,赣蔗95-108的降幅最显著，其次为云蔗03-194和桂糖21号，表明水分胁迫对其影响较大。

降幅最小的为粤糖86-368，水分胁迫对其影响较小。

表2干旱胁迫下各甘蔗品种气孔导度比较单位：

mmolH2O.m-2.s-1

Table2Netphotosyntheticrateofsugarcanevarietiesunderdroughtstress

品种

对照测定值

胁迫测定值

升降幅度（%）

云蔗03-194

赣蔗95-108

德蔗03-83

桂糖21号

新台糖10号

粤糖86-368

云引3号

0.40

0.38

0.26

0.32

0.31

0.28

0.42

0.04

0.00

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06

-89.80

-98.77

-84.10

-87.31

-84.31

-81.69

-86.25

2.3干旱胁迫下甘蔗胞间二氧化碳浓度比较

胞间CO2浓度是反映叶片光合作用强度的指标之一，植株受旱情况下其值大小可用来反映抗旱能力。

但胁迫程度较高情况下又会有不同表现。

由表3可以看出，水分胁迫组的胞间二氧化碳浓度要比对照组的大，原因有两个：

（1）由于此时土壤含水量很低，胁迫程度较高，甘蔗叶片气孔周围的表皮细胞失水快于保卫细胞，气孔被动开大，从而导致Ci增大[15]；

（2）在胁迫程度高的情况下，甘蔗叶片光合活性降低，胞间CO2大部分没有被光合固定，从而导致Ci增大。

升幅最显著的是粤糖86-368和桂糖21号。

表3干旱胁迫下各甘蔗品种胞间二氧化碳浓度比较单位：

μmolCO2.mol-1

Table3Intercellularco2concentrationsugarcanevarietiesunderdroughtstress

品种

对照测定值

胁迫测定值

升降幅度（%）

云蔗03-194

赣蔗95-108

德蔗03-83

桂糖21号

新台糖10号

粤糖86-368

云引3号

268.60

252.71

245.31

230.03

216.76

203.98

216.98

330.9