馬鈴薯抗旱性研究進(jìn)展

李海珀

摘 要：主要分析了干旱對(duì)馬鈴薯的影響，并對(duì)馬鈴薯本身的抗旱分子機(jī)制進(jìn)行了分析，希望為后期抗旱工作開展提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；抗旱性；研究進(jìn)展

文章編號(hào)： 1005-2690（2018）03-0118-02 中圖分類號(hào)： S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

1 干旱對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響

植物處在干旱的狀態(tài)下是很容易察覺的，比如說植物缺水的情況下會(huì)出現(xiàn)萎縮的情況，對(duì)其細(xì)胞以及內(nèi)部組織造成一定的影響。透性以及膜結(jié)構(gòu)的變化是非常明顯的，而且膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，也會(huì)造成植株的代謝受到限制，呼吸和光合作用受到嚴(yán)重的影響，一些蛋白質(zhì)會(huì)明顯地被分解，積累了大量的脯氨酸。這種植物體中的水分分配異常也會(huì)引發(fā)植物的生長(zhǎng)受到限制，如果情況嚴(yán)重，會(huì)造成植株機(jī)械性損傷，引起植株的死亡。

1.1 干旱對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育造成的影響

出現(xiàn)干旱的情況，對(duì)于植物的生成代謝以及生長(zhǎng)發(fā)育都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，具體表現(xiàn)為膜透性受損、膨壓降低、氣孔關(guān)閉、生長(zhǎng)激素減少等。

馬鈴薯是溫帶氣候作物，在不同的生長(zhǎng)環(huán)境中，對(duì)干旱脅迫較為敏感。其中焦志麗就對(duì)不同干旱程度對(duì)馬鈴薯幼苗的生長(zhǎng)情況進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示馬鈴薯幼苗在中度干旱和重度干旱的情況下，影響最為嚴(yán)重，而且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，莖粗、株高和單株面積會(huì)明顯降低，甚至存在萎縮的情況。還有其他學(xué)者的研究也表明，當(dāng)馬鈴薯形成塊莖的時(shí)候，如果受到了干旱的脅迫，葉長(zhǎng)和葉片的數(shù)量都會(huì)受到一定的影響，植株生長(zhǎng)緩慢、葉片蒸騰下降都是極易出現(xiàn)的，會(huì)對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量和塊莖數(shù)產(chǎn)生較為直接的影響。

1.2 干旱對(duì)馬鈴薯生理代謝產(chǎn)生的影響

分析作物的葉綠素含量、電導(dǎo)率含量，都能夠?qū)⒆魑锸苊{迫的情況充分地展現(xiàn)出來(lái)，所以它們都可以成為鑒定抗旱性的重要標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)夏波蒂和冀張薯兩個(gè)品種的馬鈴薯進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，在不同生育期馬鈴薯受到的干旱脅迫不盡相同，但是丙二醛和脯氨酸的含量都會(huì)迅速增加，超氧化物歧化酶的活性會(huì)大幅度降低。建立在這個(gè)基礎(chǔ)之上，又對(duì)其他12個(gè)馬鈴薯品種的干旱脅迫情況進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)多胺濃度同樣也能夠表現(xiàn)出馬鈴薯的受脅迫情況。

2 馬鈴薯抗旱機(jī)制的研究進(jìn)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，馬鈴薯的抗旱研究從最初只能描述生理指標(biāo)發(fā)展到能夠?qū)ι頇C(jī)制和分子機(jī)制進(jìn)行深層次的研究。

2.1 馬鈴薯抗旱生理機(jī)制的研究

馬鈴薯抗旱生理機(jī)制的研究主要體現(xiàn)在抗氧化、滲透調(diào)節(jié)、光合作用等方面。這其中，滲透調(diào)節(jié)在抵抗干旱脅迫的過程中發(fā)揮著積極作用，其原理是通過保持膨壓和增加里面的水分改變細(xì)胞水分的狀況，同時(shí)水分脅迫植物的生理功能也能得以緩解，植物的光合作用和生產(chǎn)得以保障。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)中研究比較多的是脯氨酸，其中MENKE在包圍馬鈴薯的細(xì)胞中就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)優(yōu)秀的基因，該基因可以對(duì)脯氨酸豐富的蛋白質(zhì)進(jìn)行編譯，而且可以對(duì)干旱脅迫的環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)控，在干旱的天氣中，相關(guān)基因的表達(dá)呈現(xiàn)下降的態(tài)勢(shì)[1]。除了脯氨酸之外，還會(huì)有很多物質(zhì)積極地參與到干旱脅迫的滲透調(diào)節(jié)中，比如胺類物質(zhì)等。

當(dāng)植物遭受到干旱脅迫之后，體中的抗氧化和活性氧之間的平衡關(guān)系會(huì)打破，引發(fā)各種類型的生理代謝的變化。近幾年來(lái)，也開始對(duì)這些變化進(jìn)行深入的研究，調(diào)查研究表明，干旱脅迫除了會(huì)影響馬鈴薯的抗氧化和滲透機(jī)能之外，還會(huì)影響到馬鈴薯的光合作用，詳細(xì)的研究表明，干旱脅迫會(huì)造成植物光合作用中電子傳遞鏈紊亂，傷害到植物中的活性炭。

2.2 馬鈴薯抗旱分子機(jī)制的研究進(jìn)程分析

分子生物學(xué)在近幾年來(lái)有了較快的發(fā)展，對(duì)植物抗旱分子的研究也在不斷地深入，很多抗旱性基因被挖掘出來(lái)。到2014年，就已經(jīng)在將近500種植物中發(fā)現(xiàn)了百余個(gè)和抗旱有關(guān)聯(lián)的基因，其中有68個(gè)基因在主要的農(nóng)作物中均有發(fā)現(xiàn)。

植物抗旱分子的機(jī)理主要包括下面幾個(gè)步驟：當(dāng)植物受到外界的干旱脅迫時(shí)，會(huì)有諸多不良反應(yīng)，該過程也是信號(hào)感知的重要過程；感受到外界的刺激之后，會(huì)經(jīng)過信號(hào)傳輸調(diào)節(jié)成轉(zhuǎn)錄因子；轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控基因會(huì)經(jīng)過調(diào)節(jié)之后，通過新陳代謝的方式完成抗旱的過程。

馬鈴薯是典型的溫帶氣候性作物，對(duì)干旱較為敏感，因此干旱會(huì)對(duì)馬鈴薯的質(zhì)量和產(chǎn)量造成影響，很多學(xué)者就希望能夠通過現(xiàn)代化生物技術(shù)來(lái)提升馬鈴薯的抗旱性[2]。其中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)入DREB1A 基因的隴薯10號(hào)，其抗旱能力獲得明顯的提升。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，干旱脅迫對(duì)馬鈴薯的質(zhì)量和產(chǎn)量都會(huì)產(chǎn)生極大的影響，馬鈴薯的產(chǎn)量以及質(zhì)量又會(huì)受到新陳代謝這些生理過程的影響，所以要在馬鈴薯抗旱生理機(jī)理和分子機(jī)制的研究上加大研究的力度，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)等生物分子技術(shù)來(lái)提升馬鈴薯的抗旱性。在后期的研究過程中，需要深入挖掘馬鈴薯相關(guān)的抗旱基因，將這些優(yōu)良的技術(shù)應(yīng)用到馬鈴薯的生產(chǎn)中去，更好地培育出更多更優(yōu)秀的品種。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 范敏，金黎平，劉慶昌，等.馬鈴薯抗旱機(jī)理及其相關(guān)研究進(jìn)展[J].中國(guó)馬鈴薯，2006（02）：101-107.

[ 2 ] 王彧超，郭妙.馬鈴薯抗旱性研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（11）：1 890-1 893，1 899.

（收稿日期：2018-02-09）