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1、石河子大学硕士学位论文低温胁迫对棉花幼苗光合荧光特性及生理特性的影响姓名：刘菲菲申请学位级别：硕士专业：作物遗传育种指导教师：魏亦农20100601低温胁迫对棉花幼苗光合荧光特性及生理特性的影响 I摘 要 【目的】本文以 6 个北疆主栽品种（系）新陆早 13、297-5、81-3、4723、新陆早 36 和 134-1 为实验材料，人工控温模拟低温胁迫，研究棉花幼苗在低温胁迫下光合荧光特性及生理特性的变化。通过测定低温胁迫后其光合指标、叶绿素荧光参数、叶片中可溶性蛋白质的含量和抗氧化酶活性的变化，以期揭示不同棉花品种（系）间光合生理特性的差异，为选育耐低温品种、筛选抗寒鉴定指标提供理论依据。
2、【方法】 取籽粒饱满、 大小一致的种子浸种催芽， 播种于直径为 26cm、 高为 16cm的塑料盆中，放在温室内培养，栽培基质为蛭石和花土的混合物。每盆保苗 10株，每个处理设 3 盆作为重复。发芽期间注意保持培养基质中水分充足。待幼苗长至三叶一心时，将长势一致的棉花幼苗放入光照培养箱内培养，光照强度4000lx，进行常温 25(CK)及 15（中度胁迫） 、5（高度胁迫）3 种不同温度处理，胁迫温度分别处理 24h，48h，72h，96h 后，选取倒 2 叶、倒 3 叶进行各项指标的测定。 【结果】本文主要结果如下： （1）低温胁迫下，棉花幼苗的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度
3、(Gs)均出现下降趋势，而细胞间隙 CO2浓度(Ci)却随着低温胁迫而上升，且 Pn、Tr、Gs 和 Ci 均随着温度降低程度和胁迫时间的延长而变化幅度增大，而且其变化在不同的棉花品种（系）中呈显著差异； （2）棉花幼苗的叶绿素荧光参数变化如下：最大荧光(Fm)、PS最大光化学效率(Fv/Fm)、PS潜在活性(Fv/Fo)、性能指数(PI)明显下降，而初始荧光(Fo)显著升高，各参数随温度降低程度和胁迫时间的延长而变化幅度增大，而且其变化在不同的棉花品种（系）中差异显著； （3）棉花幼苗叶片中可溶性蛋白的含量随着胁迫时间的延长呈现先降后升的趋势，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)出
4、现先升后降的变化趋势，而过氧化氢酶(CAT)却表现持续下降，各参数随温度降低程度和胁迫时间的延长而出现不同变化，而且其变化在不同的棉花品种（系）中达到显著差异。 【结论】通过测定，低温胁迫后，6 个棉花品种（系）之间的苗期抗寒性表现出显著差异。15胁迫后品种之间无显著差异，而 5胁迫后品种之间表现为差异显著。结果还显示，5胁迫后各指标在 6 个棉花品种（系）出现了不同程度的显著差异，其中 Gs、Fv/Fm 和可溶性蛋白含量的差异显著表现突出，本文选其作为棉花苗期抗寒性鉴定的指标。 关键词：棉花幼苗，光合特性，荧光参数，抗氧化酶 低温胁迫对棉花幼苗光合荧光特性及生理特性的影响 IIABSTRAC
5、T 【Object】Six cotton cultivars（lines）, Xinluzao 13,297-5,81-3,4723, Xinluzao 36,134-1 were selected as materials in this study to research the effect of low temperature on Photosynthesis and ChlorophyFluorescence and Physiological Characteristics in cotton seedlings leaves. After measuring the above
6、-mentioned indexes on low temperature stress ,the results was expected to reveal the differences between different cotton cultivars (lines) and provide a theory for selecting cultivars（lines）of strong low-temperature tolerance. 【Methods】Cotton seeds of six cultivars（lines）were selected and sowed in
7、36 plastic basins,which diameter is 26cm and height is 16cm in greenhouse. The ground substance is mixture of vermiculite and soil. Each basin has 10 strains and 3 basins was set up as a duplicate. Maintain the substance humid during the germination period. Changes of Photosynthesis and Chlorophy Fl
8、uorescence and Physiological Characteristics in cotton seedlings were tested under low temperature stress (25/CK, 15, 5; with a light intensity of 4000lx) for 24h,48h,72h and 96h, the fourth or fifth leafs below the apical meristem was used. 【Results】The main results in this study were as follows: (
9、1) The results showed that the net photosynthetic rate of cotton seedlings (Pn), transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs) were decreased while the intercellular CO2 concentration (Ci) increased under the low temperature stress and the changes of Pn, Tr, Gs and Ci raised as the temperature
10、stress being severer and time prolonged. Besides, there were significant differences at the changes of 6 cotton cultivars(lines). (2) The chlorophyll fluorescence parameters of cotton seedling changed as follows: the maximal recorded fluorescence intensity(Fm), photochemical efficiency of PS (Fv/Fm)
11、, potential photochemical efficiency(Fv/Fo), the performance index PI, while the origion fluorescence (Fo) obviously increased. The changes of chlorophyll fluorescence parameters increased as the temperature stress being severer and time prolonged. Besides, there were significant differences among 6
12、 cotton cultivars(lines). (3)In the cold stress of different temperature, the cotton seedlings soluble protein content decreased first and increased later, the activities of SOD and POD increased first and decreased later, the activities of CAT continued to decline under the low temperature stress.
13、【Conclusion】In conclusion, low temperature would damage cotton seedlings. There were significant differences among six cotton cultivars(lines) under low temperature stress. The results also showed that there were significant differences of Gs, Fv/Fm and soluble protein content in six cotton varietie
14、s (lines). So the three indexes can be used as low-temperature tolerance indexes of cotton. Key words: Cotton seedlings, Photosynthetic characteristics, Chlorophyll fluorescence kinetics parameters,Antioxidant enzymes低温胁迫对棉花幼苗光合荧光特性及生理特性的影响 VI前 言 前 言 棉花是我国的重要经济作物。棉花不仅在军事、医疗领域有广泛的用途，还是纺织、印染、服装等行业的原料来
15、源，在国民经济中具有举足轻重的战略地位。 我国棉花种植历史悠久，适宜棉花种植的区域广泛。根据棉花生产的生态条件，结合生产布局状况、社会经济条件和植棉历史，当前我国的产棉区主要是黄河流域棉区、长江流域棉区和新疆棉区。新疆是我国最大的棉花产区，国家棉花市场监测系统在 2008 年 10 月至 11 月上旬对全国的棉花生产情况进行调查，棉花种植面积 8687.73 万亩，全国棉花总产量为 782.49 万吨，而 2008 年新疆棉花种植面积达到 2400 多万亩，产量达 275 万吨左右。 由于新疆地区地理位置特殊，春季气候多变，无霜期短，生长早期常有倒春寒，后期常有早霜等低温冷害天气。近些年在新疆
16、棉花生长的中期也出现了连续的低温冷害极端天气，不但使棉花的产量下降，而且品质也变差，使广大棉花种植户遭受了巨大的经济损失，植棉积极性受挫，对新疆棉花产业的战略地位提出了巨大的挑战。研究棉花的抗寒机理，培育具有耐寒性的优质棉花具有重要的理论和现实意义。 冷害是世界性的农业自然灾害， 是限制冷敏性作物产量和品质及地域分布的主要逆境因子。全世界每年因低温冷害造成的经济损失高达千亿元，而用于预防低温冷害的投资也在数百亿左右。 近年来低温冷害灾害爆发频率有逐渐升高的趋势，而随着全球气候的普遍变暖和作物种植地域界限的减小，作物受到低温冷害的概率也在变大。探明植物的抗寒机理是进行抗寒育种和防寒栽培的基础研究，一直是植物生物学研究的重要课题。近年来，国内外学者对小麦、玉米、高粱、大豆，水稻等大田作物及柑橘、草莓等优质水果从生理学、细胞学和分子生物学等方面对植物抗寒机理进行了较深入的研究，取得了一定的成果。棉花作为一种重要的经济作物， 由于早期的低温冷害并不是影响其生产
