中度水分胁迫对不同耐旱性品种大豆叶片光合特性和碳代谢过程的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

近年来，全球性气候变化导致了干旱发生的周期缩短、程度加重，对粮食生产已构成严重的威胁，干旱已成为影响作物产量的主要障碍因素之一（王敏等，2004）。各国的研究者已在作物抗早性方面进行了大量深入的研究，其中对小麦、.玉米等作物的研究居多，相对而言，大豆抗早性的研究稍显薄弱。大豆是我国重要的油料作物, 近年来受温室效应的影响大豆主产区已经演变成干旱或半干旱地区, 由于干旱逆境的影响，造成大豆减产（董兴月等，2011）。大豆(glycine max)作为世界五大经济作物之一，是人类优质蛋白质和食用油脂的重要来源，但大豆需水量高、根系不发达，是豆类作物中对干旱最为敏感的一种（杨鹏辉等，2003）。大豆生长过程中某生育阶段缺水，不仅影响本生育阶段，还会对以后阶段的生长发育及干物质积累产生后遗性影响，其中开花盛期是最为关键的时期（刘晓英等，2001），大豆在此时期对水分胁迫最为敏感（kokubun 等，2001; 王启明等，2005）。因此,深入研究干旱胁迫对大豆花期生长发育的影响,具有重要的理论和实践意义。碳代谢是作物最基本的生理代谢，碳代谢在作 物生长发育过程中的动态变化和强度对作物产量和品质的形成将产生重大影响（宋春艳等，2011）。但对土壤干旱条件下大豆花期叶片碳代谢的研究缺乏系统性。

在叶片中，光合作用形成的磷酸丙糖一部分留在叶绿体中转化为淀粉被临时贮藏，一部分通过磷酸转运体（pt）运出叶绿体，在细胞质中一部分通过呼吸代谢为细胞生长提供能量和骨架，另一部分则合成蔗糖，其中果糖-1,6-二磷酸酯酶（f-1,6-bpase）和蔗糖磷酸合成酶（sps）是蔗糖合成的关键酶。合成的蔗糖或被临时贮藏，以待晚上或白天光合作用较弱时作为第一碳源供给其他组织或器官，或被直接运出细胞，f-1,6-bpase和sps活性是表征蔗糖运出能力的最佳指标。在干旱条件下，虽然叶干重积累下降, 但叶源水溶性碳水化合物（wsc）含量增加，作物分配一定量的光合产物作为渗透调节物质适应干旱, 同时叶源可溶性碳水化合物还可以作为信号物质通过对碳水化合物代谢过程中相关基因直接或间接的调节，调节物质分配和植株生长（liu等，2004）。植株经水分胁迫处理后，叶片的淀粉含量减少，而可溶性糖含量增加（蔗糖 己糖）（黄建昌等2004），但蔗糖含量下降（陈立松等1999），蔗糖的外运导致了淀粉含量的下降，有利于可溶性糖含量增加，但己糖含量过高会反馈抑制光合作用(goldschmidt等， 1992).。在大豆叶片中己糖含量增加是由于蔗糖和/淀粉降解导致的（liu等，2004）。叶片中总可溶性糖含量在干旱胁迫过程中，随着时间的延长呈现线性增加的趋势（r²=0.964），叶片的渗透调节能力逐渐增强（郭晓瑞等2008）。在水稻半根干旱胁迫中，处理初期植株叶中蔗糖含量升高，处理后期则明显降低（王泽港等1999）。

参考文献

2. 研究的基本内容和问题

通过盆栽试验，以抗旱性不同的南农99-6和科丰1号为材料，研究了干旱胁迫下开花期大豆叶片中可溶性糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉含量和蔗糖代谢酶和淀粉代谢酶活性的变化。从而，对土壤干旱条件下大豆花期叶片碳代谢进行较为系统的探究， 以期为揭示大豆花期对干旱胁迫的响应机制提供参考依据。

3. 研究的方法与方案

干旱胁迫对开花期大豆影响最为明显，而糖代谢作为植株生长发育的能量和物质基础，是大豆生长受阻和产量降低的生理原因，在预备试验中发现干旱能够大豆叶片中糖代谢过程剧烈变化。

本试验在南京农业大学牌楼试验站采用盆栽方式进行，供试大豆品种为南农99-6、科丰，由南京农业大学国家大豆改良中心提供。供试大豆于2013年6月播种于内径45cm高25cm的花盆中，土壤中n、p、k施肥量分别是0.05 g/kg、0.25 g/kg、0.15g/kg，于v3期（三叶期，生育期根据fehr的划分法）进行定苗，每盆保留3株生长基本一致的种苗，在整个生育期间，适时除草和防治病虫。

于开花期（8月6日）开始对部分植株进行称重控水。保持土壤相对含水量每天下降2.5%。在干旱后10天时土壤相对含水量50%， 在上午9:00时，收集上部3片完全展开叶，放置液氮中静置10min后放入-40℃冰箱冷藏，用于糖代谢酶分析。另取一完整植株，根、茎、叶分装后杀青、烘干，用于糖含量测定。

4. 研究创新点

通过对不同抗旱性品种叶片中糖代谢的比较，探究糖代谢对干旱胁迫的防御响应。

5. 研究计划与进展

研究计划

2013年7月-2013年10月，室外试验

2013年10月-2014年1月，室内实验，并对试验数据进行整理和分析 ；。