幼苗期大田棉花耐旱性的葉綠素熒光和光合特性輔助鑒定

徐建偉 張小均 李志博 魏亦農

棉花是世界上最主要的經濟作物。在棉花生長發育的不同生育期，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，選育耐旱性強的棉花品種是降低干旱危害的有效手段。

農作物的抗旱性是一個復雜的數量性狀。棉花的抗旱性不但直接與抗旱性狀相關，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藝性狀和生理特性上。研究者認為，幼苗期干旱時，棉苗株高降低，有效果枝數和結鈴數減少，葉片含水量下降，SOD活性下降或升高，脯氨酸與MDA含量升高，纖維品質普遍下降，但輕度干旱脅迫會使棉花單鈴質量和纖維比強增加?；ㄢ徠谑芎禃r，棉株有效生物量積累減少，生長發育增長緩慢，抗氧化酶系統和滲透調節物質明顯變化，嚴重時棉花植株生長發育停止。

光合作用是作物的物質積累和能量轉化過程，農事活動和環境因子都能影響光合作用。葉綠素熒光特性作為光合作用的微觀探針，常用于作物逆境生理狀況的預測評價。干旱對棉花光合作用和葉綠素熒光特性的影響已有大量報道。吳文超等發現，干旱時棉本研究在前期棉花不同生育期抗旱性鑒定評價的基礎上，以苗期篩選的2類基因型4個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熒光和光合特性響應，期望總結出幼苗期棉花耐旱性葉綠素熒光和光合特性輔助鑒定方法，為棉花抗旱資源篩選和品種選育提供理論依據。

1材料與方法

1.1材料

根據課題組不同生育期棉花抗旱性資源鑒定的結果，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2號和新陸早13號為干旱敏感型。棉花種子均由新疆生產建設兵團綠洲生態農業重點實驗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略物資。中國耕地中有15%的鹽堿地或待開墾成植棉區，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量積累的主要階段，也是主要需水期和水分關鍵生育期，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育的早期，是營養器官建成和發育的主要時期，由于此時棉花的形態結構還沒有完全建成，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注的熱點，但前人研究多局限在室內模擬條件下，影響了研究結果的大田適用性。本試驗在大田條件下對棉花幼苗進行干旱脅迫處理，研究結果可以更好地應用于大田生產。

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濟有效方式。系統研究棉花對干旱脅迫的響應，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容。水分脅迫會影響棉花的生長發育、產量形成及纖維品質，引起棉花的主要抗氧化酶、滲透調節物質等生理指標變化。但由于作物對逆境的響應是對脅迫強度和時間的綜合反應，不同脅迫水平下棉花的抗旱機制也可能不相一致。有研究者指出，相比于正常灌溉，棉花相關指標因子的降低是中度或重度干旱脅迫的結果，適宜的輕度脅迫反而能引起棉花增產。光合作用是作物物質積累和能量循環的直接體現，葉綠素熒光特性是光合作用的微觀表現，且葉綠素熒光技術在探測植物逆境響應上具有靈敏優勢，因此本試驗設計了高、中、低3種干旱處理強度和短、中、長期3種干旱處理時間，較全面地研究了大田條件下棉花幼苗光合作用和葉綠素熒光特性對水分脅迫的響應。研究結果表明：在輕度脅迫下，棉苗主要光合指標和葉綠素熒光參數都會隨著干旱時間的延長而上升，說明輕度干旱脅迫會促進棉苗的物質積累和光能轉化，這與輕度脅迫能引起棉花增產的普遍結論相符;中度脅迫下棉苗光合作用和葉綠素熒光指標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、羅宏海等的研究結果相反，推測原因可能是由不同生育期光合機制的差異引起的：而長時間重度脅迫時，棉苗的主要光合參數和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果。