论文推荐|干旱胁迫下马铃薯的生理响应及相关性分析

文摘 2024-09-27 17:03 江苏

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题目：干旱胁迫下马铃薯的生理响应及相关性分析

作者：李啸云，吕春娜，王舰，王芳

第一单位：青海大学农牧学院

文章出处：李啸云,吕春娜,王舰,等.干旱胁迫下马铃薯的生理响应及相关性分析[J].江苏农业科学,2023,51(24):50-59.

文章介绍

研究背景

马铃薯作为世界重要的粮食作物之一，在我国广泛种植，尤其是干旱与半干旱地区。由于其浅根系特性，马铃薯对水分亏缺极为敏感，干旱胁迫会显著抑制其生长，包括株高、茎粗和根系的发育，进而影响产量。干旱还会引起植物体内活性氧的积累，通过抗氧化酶系统（如SOD和POD）的平衡来维持细胞健康。此外，干旱还严重影响植物的光合作用，导致净光合速率下降，但适度干旱可能提升叶绿素浓度（SPAD值）。当前研究多集中于大田试验，受外界因素影响大。

研究内容

本研究通过严格控制土壤水分，深入分析不同干旱处理对马铃薯生长特性、生理指标及光合特性的影响，探讨干旱胁迫机制，以期为干旱地区马铃薯抗旱品种的选育和节水灌溉策略提供科学依据。

研究结果

干旱处理对马铃薯株高和茎粗的影响

不同干旱处理（T0至T4）下，马铃薯株高均显著下降，且干旱程度越重，下降幅度越大。品系13-14株高下降幅度普遍大于青薯9号，显示出更高的干旱敏感性。类似地，干旱处理导致马铃薯茎粗显著减少，且干旱程度与茎粗减少量成正比。品系13-40的茎粗对干旱胁迫的响应更为敏感，下降幅度大于青薯9号。

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干旱处理对马铃薯叶片相对叶绿素含

量（SPAD值）和光合作用的影响

干旱胁迫下，马铃薯叶片的SPAD值（相对叶绿素含量）反而上升，且干旱程度越重，上升幅度越大。品系13-40的SPAD值上升幅度显著高于青薯9号，表明其叶片在干旱条件下保持较高的叶绿素含量。尽管SPAD值上升，但干旱胁迫导致马铃薯的净光合速率显著下降，且干旱程度越重，下降幅度越大。品系13-40的净光合速率下降幅度大于品种青薯9号，说明其光合作用受干旱影响更为严重。气孔导度数据也表明，干旱处理下马铃薯的气孔导度显著降低，进一步证实了干旱对光合作用的抑制作用。

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不同干旱处理对马铃薯叶片生理特性的

影响

不同干旱处理对马铃薯叶片生理特性有显著影响。在干旱处理下，马铃薯叶片的SOD和POD活性均呈现先增后减或递增趋势，但干旱程度过高时SOD活性会下降。MDA含量随干旱程度增加而上升。品系13-40相比青薯9号，在SOD、POD活性和MDA含量上对干旱胁迫的响应更为敏感，表现出更高的上升幅度，说明其对干旱的耐受性较低。

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不同干旱处理对马铃薯产量的影响

不同干旱处理导致马铃薯单株结薯数量和单株产量显著下降，且干旱程度越高，减产越严重。品系13-40相比品种青薯9号对水分亏缺更为敏感，其单株产量和结薯数量的下降幅度更大。

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总结

干旱胁迫对生长特性、光合特性、生理特性和产量特性均有显著影响，2个马铃薯品种随着胁迫程度的增加，总体表现出株高、茎粗、根长、净光合速率、单株结薯数量和单株产量下降，POD活性、MDA含量和SPAD值的升高，SOD活性先升高再下降。各参试品种的单株产量、Δ株高与抗旱系数呈极显著正相关（P<0.01），单株结薯数、ΔSPAD、ΔSOD与呈显著正相关（P<0.05）。ΔMDA与抗旱系数呈显著负相关（P<0.05）。因此，株高、SPAD值、SOD活性、MDA含量、单株结薯数量和单株产量可以作为马铃薯品种抗旱性鉴定指标。

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创新点

本研究在严格控制土壤水分条件下，系统分析干旱胁迫对马铃薯生长特性、生理指标及光合特性的影响，深入揭示干旱胁迫机制，克服了传统大田试验受不稳定降水等外界因素干扰的局限性，为马铃薯抗旱研究提供了更为精准的试验环境。

对农业生产的作用

为干旱地区选育抗旱马铃薯新品种提供了科学依据。同时，研究结果可为优化节水灌溉策略提供指导，提高马铃薯在干旱条件下的产量和品质，对保障粮食安全具有重要意义。

作者介绍

第一作者

李啸云

1998年生，男，甘肃定西人，硕士研究生，主要从事作物遗传育种研究

通信作者

王芳

1971年生，硕士，研究员，博士研究生导师，青海省自然科学与工程技术学科带头人，青海省“昆仑英才-高端创新创业人才”计划领军人才

研究领域：主要从事马铃薯遗传育种研究。

论文专利：发表相关学术论文40余篇，其中SCI收录论文6篇（最高1篇影响因子13.263），参编专著1部。

基金项目：先后主持国家自然基金项目、国家外专局引智推广项目、国家引才引智示范基地项目、国家中科院人才培养计划项目、青海省科技厅项目及科技国际合作专项、外专局项目等近20余项，参与国家科技支撑、国家马铃薯产业技术体系、教育部青藏高原生物技术重点实验室、青海省马铃薯育种重点实验室、马铃薯工程中心等工作。

获奖荣誉：2019年获青海省科技进步一等奖。

王舰

1964年生，博士，研究员，博士研究生导师

研究领域：主要从事马铃薯育种和脱毒种薯繁育的研究工作。

论文专利：发表学术论文100余篇。

基金项目：先后主持和参与国家及省部级项目40余项。

获奖荣誉：获青海省科技进步一等奖2项，青海省科技重大贡献奖等奖项，荣获国务院政府特殊津贴专家、全国优秀科技工作者、青海学者、青海省“帅才科学家”、青海省最美科技工作者等荣誉称号。

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