棉纖維發(fā)育響應高溫脅迫的關(guān)鍵時間及其生理變化研究.pdf

1、隨著全球溫室化效應加劇及花鈴期短期極端高溫氣象條件爆發(fā)日趨頻繁，短期高溫脅迫勢將成為影響我國棉花高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要自然災害之一。由于棉纖維發(fā)育對溫度反應極為敏感，棉纖維發(fā)育不同時期對高溫脅迫的響應不同。因此，進行棉纖維發(fā)育響應高溫脅迫的關(guān)鍵時間及其生理變化研究可對棉花生產(chǎn)中適時、適度評估棉株脅變程度以及相應高溫抗逆栽培技術(shù)的制定提供理論依據(jù)，為提高我國原棉供給保障能力做出重要貢獻。本研究以溫度敏感性不同的兩個棉花品種為材料（溫度弱敏

2、感性品種: PHY370WR;溫度敏感性品種:Sumian15），于2014年和2015年在南京農(nóng)業(yè)大學進行盆栽試驗，試驗通過人工氣候室模擬自然溫周期設(shè)置高溫(34℃[38/30℃])和對照(26℃[30/22℃])兩個溫度處理，通過研究不同起始時間高溫處理5天和不同高溫處理時長條件下，棉花主要品質(zhì)指標變化以及棉纖維發(fā)育相關(guān)生理指標的變化，明確棉纖維發(fā)育響應高溫脅迫的關(guān)鍵時間及其生理變化。主要研究結(jié)果如下:
　　1.棉纖維發(fā)育響應

3、高溫脅迫的關(guān)鍵時間窗口和臨界時長的確定
　　2014年和2015年，在不同起始時間日均溫34.0℃持續(xù)處理5天條件下，溫度敏感性品種棉花纖維長度變短，纖維比強度上升馬克隆值下降并偏離最適范圍，纖維品質(zhì)變差。2014年的關(guān)鍵時間窗口為12.7-16.3 DPA，2015年為11.9-16.1 DPA?；诓煌笜撕团R界標準計算得到臨界脅迫時長，發(fā)現(xiàn)Sumian15的臨界脅迫時長均短于PHY370WR。基于品質(zhì)指標，2014年P(guān)HY3

4、70WR的臨界脅迫時長為5.0d，Sumian15為1.9d;2015年分別為4.8d和2.0d。基于纖維物質(zhì)指標2014年P(guān)HY370WR的臨界脅迫時長為6.4d，Sumian15為5.6d;2015年分別為6.1d和5.4d。
　　2.棉林源庫能力對不同時長高溫脅迫的響應及其對纖維品質(zhì)的影響
　　2014年和2015年，兩個品種棉花在花后15天進行不同時長的高溫處理后，棉株的源庫能力受到影響，棉鈴對位葉凈光合速率下降，葉

5、綠素總量a+b下降，葉綠素a/b上升。纖維中的蔗糖纖維素含量相對常溫條件下呈下降趨勢，蔗糖含量下降，胼胝質(zhì)含量上升，并隨著高溫脅迫時長的增加，上述指標的恢復能力逐漸減弱，以5％為差異標準，PHY370WR于5d，5d，5d時達到高溫耐受極限，所需恢復時間分別為5.6d，11.5d，1.8d，Sumian15于4d，4d，5d達到高溫耐受極限，所需恢復時間分別為4.5d，10.2d，2.4d，超過上述極限后，纖維發(fā)育相關(guān)物質(zhì)無法恢復到正常

6、水平。溫度弱敏感型品種變化與溫度敏感型變化一致，僅變化幅度較小，PHY370WR在高溫脅迫后的恢復能力顯著強于Sumian15。相關(guān)性分析表明，棉鈴對位葉葉綠素總量a+b會顯著影響凈光合速率，纖維蔗糖均能顯著影響纖維的品質(zhì)形成，纖維素和胼胝質(zhì)只能影響纖維的比強度和馬克隆值。
　　3.不同時長高溫脅迫對纖維發(fā)育相關(guān)酶活性的影響
　　2014年和2015年，在花后15天進行不同時長的高溫處理，溫度敏感型品種纖維中的蔗糖合成酶活性

7、呈下降趨勢，磷酸蔗糖合成酶活性先升后降，β-1，3-葡聚糖酶活性呈下降趨勢。以為10％為差異標準，PHY370WR于5d，6d，N/A時達到高溫耐受極限，所需恢復時間分別為6.3d，7.2d，N/A，Sumian15于4d，6d，5d達到高溫耐受極限，所需恢復時間分別為6.0d，8.3d，6.7d，超過上述極限后，纖維發(fā)育相關(guān)酶活性無法恢復到正常水平。溫度弱敏感型品種變化與溫度敏感型變化一致，僅變化幅度較小。
　　綜上所述，201