幼苗期大田棉花耐旱性的葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦暂o助鑒定

徐建偉 張小均 李志博 魏亦農(nóng)

棉花是世界上最主要的經(jīng)濟(jì)作物。在棉花生長發(fā)育的不同生育期，常遭受多種逆境因子的影響，其中以干旱的影響最大，造成的損失最重，干旱已成為限制棉花生產(chǎn)的主要障礙因素。而建立有效資源抗旱性鑒定方法，選育耐旱性強(qiáng)的棉花品種是降低干旱危害的有效手段。

農(nóng)作物的抗旱性是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀。棉花的抗旱性不但直接與抗旱性狀相關(guān)，而且還受生育期和干旱水平等因素的影響。多年來，棉花抗旱性研究主要集中在農(nóng)藝性狀和生理特性上。研究者認(rèn)為，幼苗期干旱時(shí)，棉苗株高降低，有效果枝數(shù)和結(jié)鈴數(shù)減少，葉片含水量下降，SOD活性下降或升高，脯氨酸與MDA含量升高，纖維品質(zhì)普遍下降，但輕度干旱脅迫會(huì)使棉花單鈴質(zhì)量和纖維比強(qiáng)增加?；ㄢ徠谑芎禃r(shí)，棉株有效生物量積累減少，生長發(fā)育增長緩慢，抗氧化酶系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)明顯變化，嚴(yán)重時(shí)棉花植株生長發(fā)育停止。

光合作用是作物的物質(zhì)積累和能量轉(zhuǎn)化過程，農(nóng)事活動(dòng)和環(huán)境因子都能影響光合作用。葉綠素?zé)晒馓匦宰鳛楣夂献饔玫奈⒂^探針，常用于作物逆境生理狀況的預(yù)測評價(jià)。干旱對棉花光合作用和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懸延写罅繄?bào)道。吳文超等發(fā)現(xiàn)，干旱時(shí)棉本研究在前期棉花不同生育期抗旱性鑒定評價(jià)的基礎(chǔ)上，以苗期篩選的2類基因型4個(gè)棉花品種為研究對象，在大田條件下分析不同基因型棉花對不同干旱脅迫的葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦皂憫?yīng)，期望總結(jié)出幼苗期棉花耐旱性葉綠素?zé)晒夂凸夂咸匦暂o助鑒定方法，為棉花抗旱資源篩選和品種選育提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

根據(jù)課題組不同生育期棉花抗旱性資源鑒定的結(jié)果，選用2類不同耐旱基因型的棉花材料，其中新陸早31號和297-5的為耐旱型，益農(nóng)2號和新陸早13號為干旱敏感型。棉花種子均由新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室棉花育種室保存和提供。

3討論

棉花是紡織原材料和重要的戰(zhàn)略物資。中國耕地中有15%的鹽堿地或待開墾成植棉區(qū)，加之受糧棉爭水、有效水資源日益減少等因素影響，干旱已成為棉花生產(chǎn)的最主要逆境因子。棉花全生育期都需要適宜的水資源灌溉，但不同生育期棉花抗旱機(jī)制不同，需要的最佳灌水量不一樣。生育后期是棉花生殖生長和產(chǎn)量積累的主要階段，也是主要需水期和水分關(guān)鍵生育期，因此，生育后期棉花的抗旱性得到了較多的研究。幼苗期是棉花生長發(fā)育的早期，是營養(yǎng)器官建成和發(fā)育的主要時(shí)期，由于此時(shí)棉花的形態(tài)結(jié)構(gòu)還沒有完全建成，容易受到外界逆境的影響，因此對棉花幼苗的抗逆性也是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，但前人研究多局限在室內(nèi)模擬條件下，影響了研究結(jié)果的大田適用性。本試驗(yàn)在大田條件下對棉花幼苗進(jìn)行干旱脅迫處理，研究結(jié)果可以更好地應(yīng)用于大田生產(chǎn)。

選用抗旱品種是提高水資源利用效率，抵御干旱逆境的最經(jīng)濟(jì)有效方式。系統(tǒng)研究棉花對干旱脅迫的響應(yīng)，建立棉花抗旱鑒定方法是棉花抗旱品種選育的主要研究內(nèi)容。水分脅迫會(huì)影響棉花的生長發(fā)育、產(chǎn)量形成及纖維品質(zhì)，引起棉花的主要抗氧化酶、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等生理指標(biāo)變化。但由于作物對逆境的響應(yīng)是對脅迫強(qiáng)度和時(shí)間的綜合反應(yīng)，不同脅迫水平下棉花的抗旱機(jī)制也可能不相一致。有研究者指出，相比于正常灌溉，棉花相關(guān)指標(biāo)因子的降低是中度或重度干旱脅迫的結(jié)果，適宜的輕度脅迫反而能引起棉花增產(chǎn)。光合作用是作物物質(zhì)積累和能量循環(huán)的直接體現(xiàn)，葉綠素?zé)晒馓匦允枪夂献饔玫奈⒂^表現(xiàn)，且葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在探測植物逆境響應(yīng)上具有靈敏優(yōu)勢，因此本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了高、中、低3種干旱處理強(qiáng)度和短、中、長期3種干旱處理時(shí)間，較全面地研究了大田條件下棉花幼苗光合作用和葉綠素?zé)晒馓匦詫λ置{迫的響應(yīng)。研究結(jié)果表明：在輕度脅迫下，棉苗主要光合指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)都會(huì)隨著干旱時(shí)間的延長而上升，說明輕度干旱脅迫會(huì)促進(jìn)棉苗的物質(zhì)積累和光能轉(zhuǎn)化，這與輕度脅迫能引起棉花增產(chǎn)的普遍結(jié)論相符;中度脅迫下棉苗光合作用和葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的變化趨勢與輕度脅迫相似，只是上升幅度減少，這與吳文超等、羅宏海等的研究結(jié)果相反，推測原因可能是由不同生育期光合機(jī)制的差異引起的：而長時(shí)間重度脅迫時(shí)，棉苗的主要光合參數(shù)和ΦPSII、qp、qN均明顯下降，說明干旱引起棉苗光合性能下降是中長期重度脅迫的結(jié)果。