不同绿豆基因型的高温耐受性及胁迫后的补偿性生长差异

学术   2024-09-24 17:57   四川  

花粉活力反映植物生殖潜能,是决定是否能够成功受精的关键因素,如结实率和籽粒产量。开花期间的高温胁迫会破坏食用豆科植物的花粉活力,表现为花粉数量减少、形态异常、萌发不良和花粉管伸长受损等,这些异常会影响植物的受精和结实,进而对豆科植物的结实率和籽粒产量构成重大威胁。


目前,不同绿豆(Vigna radiata)基因型对开花期间(关键生长阶段)高温胁迫的耐受性以及胁迫后的恢复能力的研究非常有限,本研究调查了澳大利亚不同绿豆基因型在短暂高温胁迫下的响应差异,探讨了离体花粉活力、结实率和籽粒产量的遗传变异性。此外,该研究还试图探索花粉活力与植物表型性状、豆荚发育和籽粒产量之间的关系,以及不同基因型对高温胁迫的耐受性是否与某些产量成分在胁迫后恢复有关。


图1 IFC花粉活力(Ampha Z32,瑞士Amphasys)


本研究中的温室(13种基因型)和田间(4种基因型)高温胁迫实验(约40°C/22°C昼夜,开花期间的正午施加高温)表明,高温胁迫下所有基因型的平均花粉活力从70%显著降低到30%,同时伴随着荚果大小和每个荚果籽粒数量的减少,以及未受精荚果和无活性籽粒数量的增加。此外,本研究还发现,在水分充足的温室条件下,经受高温胁迫的4个基因型(M12036、Celera II AU、Crystal和M11238/AGG325961)的单株种子产量显著增加,这归因于高温下幼苗生长和豆荚数量的增加;而田间研究中,除耐胁迫指数最高的Satin II基因型在最适温度下的籽粒产量更高外,其他基因型在高温胁迫后均表现出类似的不同程度上的补偿性生长。


表1 高温(HT)和最适温度(OT)处理下的性状参数

图2 最适温度(OT)和高温(HT)处理下的叶面积、茎重、荚果数量、荚果长度、籽粒数及籽粒重量


表2 最适温度(OT)和高温(HT)处理下的单株籽粒产量、胁迫耐受指数(STI)、胁迫敏感指数(SSI)/补偿生长指数(CGI)

由此可见,在不限制水分条件下,生长模式相对不确定的绿豆基因型可以通过增加其株高、营养生长 (分枝、节点数等) 来减轻高温对其花粉活力的影响,同时这些基因型也会在胁迫后的补偿性生长过程中快速产生更多的花和荚果,但这些基因型在胁迫后的快速生长和成熟的生理机制还需要进一步研究。

原文
Singh V, Collins M. Genotypic Variability in Response to Heat Stress and Post-Stress Compensatory Growth in Mungbean Plants (Vigna radiata [L.] Wilczek)[J]Crops, 2024, 4(3): 270-287. 

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