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​论文推荐 干旱胁迫下两种梨属植物响应机制研究方面取得新进展
发布时间:2024-06-03     文章来源:    浏览:


山西农业大学果树研究所梨种质资源与育种团队在Turkish Journal of Agriculture and Forestry发表了题为Comparative growth, hydraulic conductivity, and sap flow responses of seedlings of two pyrus species to drought stress的研究论文。杨盛副研究员为第一作者。该研究得到了国家梨产业技术体系、山西省果树产业技术体系、山西省自然科学基金项目资助。

该研究以杜梨和豆梨的盆栽幼苗为试材,比较两种梨属植物2个幼苗的抗旱能力。通过人工干旱模拟试验:轻度干旱胁迫(LD):土壤相对含水量为60±5%;中度干旱胁迫(MD):土壤相对含水量为40±5%;重度干旱胁迫(HD):土壤相对含水量为20±5%;CK:土壤相对含水量为80±5%,对苗木生长潜力进行调查、植物水力特性和茎液流速进行测定。发现了杜梨具有较强的抗旱能力,为梨在缺水条件下繁殖的适应性提供了理论依据。

通过对新梢的相对生长(RG)进行测定,在正常供水条件下,新梢的相对生长(RG),杜梨高于豆梨(P<0.05),表明前者比后者生长更快。随着干旱胁迫强度的增加(从LD到HD),两种砧木的新梢的RG逐渐降低。在LD、MD和HD条件下,杜梨、豆梨幼苗新梢的RG显著降低,表明新梢生长与干旱强度之间存在负相关。由图1可知,中度和重度干旱显著影响了两种梨砧木,与杜梨相比,豆梨对干旱更敏感。


图1:干旱胁迫对两种梨砧木幼苗新梢相对生长的影响


在干旱条件下,两个试验砧木的基部茎直径随着干旱胁迫强度的增加而减小。如表1所示,杜梨中,与LD相比,MD和HD下的基部茎直径减小更为显著。而在豆梨中,LD实际上导致茎稍厚,然后随着干旱胁迫强度的增加而逐渐减少。结果表明:干旱的严重程度与茎基直径的减少有关,杜梨的总基径高于豆梨,而TLAP不受干旱强度变化的影响。


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表1:在低、中、高干旱胁迫影响下,杜梨和豆梨生长参数的差异


为了研究缺水条件下杜梨和豆梨根形态特征的不同,对干旱处理的两个梨砧木根系形态进行对比(图2)。在杜梨中,根长呈现出MD>LD>CK>HD;根表面积、平均直径和根体积,都随着干旱强度的增加而减少。在豆梨中,随着干旱条件的恶化,根长和根表面积逐渐减少。


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图2:干旱胁迫下两个梨砧木根系的形态差异

A1:杜梨,CK;A2:杜梨,LD;A3:杜梨,MD;A4:杜梨,HD;

B1:豆梨,CK;B2:豆梨,LD;B3:豆梨,MD;B4:豆梨,HD。


对不同处理下杜梨和豆梨的蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)和水分利用效率进行对比,如图3所示,在A图中,LD条件下豆梨的Tr先增加后减少。在MD和HD的影响下,两种物种的Tr均持续显著降低。结果表明,与杜梨相比,豆梨的Tr显著降低。B图中,干旱胁迫下两种砧木幼苗的Pn降低,不同干旱处理之间存在显著差异。C图中,LD处理下两种幼苗的Pn值显著高于MD和HD。在HD条件下,豆梨的水分利用效率显著高于其他处理。


图3:干旱胁迫对杜梨(A、B、C)和豆梨(D、E、F)的蒸腾速率(A、D)、

净光合速率(B、E)和水分利用效率(C、F)的影响


根据缺水条件下杜梨和豆梨的水力特性分析(图4)可得,随着干旱胁迫强度(即MD和HD)的增加,杜梨的叶片特异性K冠层比豆梨更高;茎干K冠比豆梨高于杜梨,豆梨比杜梨更易受干旱影响。


图4:干旱胁迫下杜梨和豆梨的水力特性

A:叶冠,  ;B:茎冠;

C:K茎;   D:K茎


在干旱胁迫下比较两种梨属植物2个幼苗的根系导水率和茎液流响应(图5)。两个物种的根系水力阻力都有增加的趋势,而豆梨的变化很小。在LD的影响下,杜梨的液流速度显著高于对照。随着干旱加剧,与对照相比,MD和HD的茎液流速分别显著降低至72.6%和42.2%。在相同干旱条件下,随着干旱强度的增加,豆梨茎液流速的降低幅度显著大于杜梨。

A:45天干旱胁迫对两种砧木根系水力传导阻力的影响;

B:杜梨茎液流速的变化;

C:豆梨茎液流速的变化




作者介绍:

杨盛,博士,副研究员,硕士研究生导师,山西农业大学果树研究所梨资源与育种团队负责人、仁果研究室主任,主要从事梨新品种选育、果实品质生理与调控机制研究及技术研发和试验示范工作。现为国家梨产业技术体系太谷综合试验站站长、山西省果树产业技术体系岗位专家、中国园艺学会梨分会理事、全国梨产业协作组成员、全国梨产业APP咨询专家。先后承担国家和省部级科研项目12项;在《园艺学报》、《林业科学》、《果树学报》等国家一级学报,以第一作者发表学术论文25篇,其中SCI收录3篇,ISTP收录1篇,EI收录1篇;获山西省农村技术承包奖集体一等奖1项;制定地方标准3项;申请专利7项;审定梨新品种1个。在基础研究方面,率先在国内开展了梨‘僵芽’发生机理研究,第一次在国际学术期刊公开发表了相关领域的研究报道。作为骨干成员开展了玉露香梨的研究及示范推广工作。



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