棉花氮肥缓解盐胁迫效应的生理机制

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:walkman73
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盐渍化是限制全球性作物生长和产量的主要非生物胁迫因子之一。提高作物耐盐能力,克服盐胁迫带来的全球性挑战对农业可持续发展具有相当重要的意义。筛选耐盐材料,培育耐盐作物品种以及研发提高作物耐盐能力的栽培措施是有效减轻盐胁迫伤害的主要途径。棉花是世界上主要的经济作物,其耐盐性较强,被认为是开发盐碱地的先锋作物。然而,过高的盐浓度也会对其造成伤害,并且不同品种的耐盐性存在差异。鉴定耐盐品种或种质资源,探索有效的抗盐管理措施是提高棉花生长、产量和纤维品质的基础。为此,本研究进行了耐盐材料的筛选,并且探究了氮肥施用对棉花耐盐能力的影响及氮肥效应的生理机制。本研究取得了以下主要结果:1.棉花苗期耐盐性评价指标筛选与耐盐性鉴定在水培条件下,对11个陆地棉材料在苗期进行了5种不同浓度的盐胁迫处理(0,100,150,200,and 250 mmol·L-1),处理后10d对棉花表型数据(如株高,叶片数等)及生理指标数据(如生物量,叶片相对含水量、光合特性等)进行测定。结果表明,不同品种对盐胁迫的反应差异显著;除丙二醛外,所有与耐盐指数相关的性状均呈显著正相关。通过本试验确定了200 mmol·L-1NaCl是水培条件下盐处理适宜浓度,并且通过隶属函数和耐盐指数最终选定叶片含水量和光合速率作为苗期筛选指标。基于形态和生理耐盐指数的聚类热图分析将11个棉花基因型分为3个不同的耐盐类别。第一类代表耐盐基因型(Z9807、Z0228和Z7526),第二类(Z0710、Z7514、Z1910和Z7516)和第三类(Z0102、Z7780、Z9648和Z9612)分别代表中度耐盐和盐敏感基因型。2.氮肥对盐胁迫下棉花苗期生长的影响及调控机制以筛选出的2个耐盐性差异的棉花资源(Z0102和Z9807)为材料,研究了不同氮肥水平(0.25和2.5 mmol·L-1N)对棉花不同盐浓度(0和200 mmol·L-1NaCl)条件下棉花生长的影响。研究发现,200 mmol·L-1NaCl显著抑制了两个材料的生长及干物质的积累,施用2.5 mmol·L-1N能够显著促进盐胁迫下棉花幼苗的生长。氮肥显著提高了幼苗叶片相对含水量、叶绿素含量以及光合速率等;能够显著提高抗氧化酶和抗氧化物质含量,显著降低了活性氧及MDA含量,减轻过氧化伤害。并且,随着施氮量的增加,渗透调节物质如可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量增加,渗透调节增强。本试验结果表明氮肥能够有效的通过提高抗氧化能力和渗透调节能力来维持叶片含水量和光合能力,提高棉花幼苗对盐胁迫的抵抗能力,尤其是盐敏感品种,维持其生长。3.氮肥对盐胁迫下棉花生长及产量的影响通过水培试验,研究了不同氮水平(0.25、2.5和5mmol·L-1N)对盐胁迫(200mmol·L-1NaCl)下棉花材料(Z9807,耐盐和Z0102,盐敏感)生长和产量的影响。盐胁迫下棉花株高、鲜重和干重明显下降。当施氮量为2.5 mmol·L-1和5 mmol·L-1时,显著改善了盐胁迫的不利影响,从而证实了氮肥的有效性。在5 mmol·L-1浓度下施氮显著提高了非盐环境下的所有表型性状指标和生理指标。2.5 mmol·L-1氮改善耐盐和敏感基因型的根系形态,确保在盐碱条件下更好地吸收氮。另外,在2.5mmol·L-1水平上施氮有利于提高棉花品种的光合色素含量和叶气交换特性,提高籽棉产量和皮棉产量。总之,本研究结果证明,中等浓度的氮有利于减轻NaCl引起的伤害。
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