不同进化类型黄豆亚属植物光合特性与离子平衡对盐碱胁迫适应机理研究

Plenty of soybean resource in China, it was gathered and preserved about 20.000, and accounted for 90 percent of global total which was the important genetic resources pool for soybean breeding. The salt-resistant and salt-sensitive Glycine soja, Glycine gracilis and glycine max were taken as these experiment materials. Under the different salinity-alkalinity stress, Through the research of different evolutionary type soybean photosynthetic organ structure and assimilation adaptation of the function, ion dynamic balance and choose the comparison of the absorption , physiological mechanism of resistance and adapt to adverse environment for Glycine soja would be revealed, especially saline and alkaline stresses. Exploring the evolutionary characteristics of photosynthetic assimilation in the process of evolution, the theory basis would be established for the rational development of soybean germplasm resources and soybean resistance breeding.

我国野生大豆资源十分丰富，共保存有种质材料2万余份，约占世界总数的90%。这些材料是大豆育种重要的基因资源库。本课题分别选用耐盐型和敏感型的野生、半野生和栽培大豆为实验材料。通过对不同进化类型大豆光合器官结构与同化功能对盐碱胁迫适应性的研究；盐碱胁迫对不同进化类型大豆离子动态平衡与选择吸收的比较研究；盐碱胁迫下不同进化类型大豆同化功能与离子平衡制约机制的研究，揭示盐碱胁迫对不同进化类型大豆光合特性与离子平衡的影响及其相互制约的差异，探究野生大豆抵抗与适应不良环境，尤其是盐碱胁迫环境的生理学机理。同时，探讨在大豆进化过程中，光合同化能力的进化特点。为大豆种质资源的合理开发及抗逆性大豆新品种、牧草新材料的选育奠定理论基础。

土壤盐碱化是全球面临的重大问题之一。土地盐渍化危害是造成我国西部及沿海滩涂等许多地区大面积土地资源难以有效利用的直接原因。我国野大豆资源丰富，目前中国保存有野大豆种质资源2万余份。中国野大豆群体中蕴含着丰富的遗传和变异，其对栽培大豆基因资源的拓展和种质资源的丰富有着举足轻重的作用。本研究针对盐碱化危害及植物资源评价的科学问题，研究不同类型盐胁迫下黄豆亚属植物光合及离子平衡的动态响应过程，揭示野大豆适应不同盐渍化生境过程中耐盐性差异的机理；黄豆亚属植物在驯化和人工选育过程中耐盐性变化的演化机制。为黄豆亚属植物资源的筛选与利用奠定理论基础，同时为培育耐盐栽培大豆提供量化参数体系。研究结果表明：（1）盐胁迫下不同生态型野大豆光合特性、离子动态平衡及其相关关系差异显著。盐胁迫下，耐盐型野大豆光合气体交换参数的变化幅度均小于普通型野大豆。不同生态型野大豆光合速率抑制的原因显著不同。耐盐型野大豆能够通过有效的离子平衡调节机制来维持正常生命活动。将Na+和Cl−积累在根部，降低叶片中的离子毒害；保持较高的SO42−和NO3−等大量元素吸收能力和叶片中C2O42−的积累量。（2）不同类型盐胁迫下宽叶蔓豆光合特性、离子动态平衡变化趋势不同。中性盐及低浓度碱性盐促进了类胡萝卜素含量及叶绿素a/b。两种盐胁迫下光合气体交换参数变化差异显著，其净光合速率受抑制原因也不同。随着碱性盐胁迫强度的增加，Na+含量和Na+/K+急剧增加。盐胁迫下，根中特异性积累NO3−和H2PO4−而茎和叶片中积累C2O42−和H2PO4− 来维持其离子平衡。随着碱性盐胁迫强度的增加可以提高SO42−和 C2O42− 含量来缓解离子缺失。（3）黄豆亚属植物耐盐性及其机理不同。盐胁迫下黄豆亚属植物净光合速率均呈显著降低趋势。其中野大豆和宽叶蔓豆净光合速率降低的原因是由非气孔限制引起的，栽培大豆是由气孔限制引起的。盐胁迫下伴随着从野生大豆到大豆的进化过程中，无论是Na+、Cl−的积累，还是Ca2+、Fe3+、B3+、K+、H2PO42−、NO3−等离子的亏缺均显示黄豆亚属植物盐胁迫的适应能力呈显著降低趋势。Ca2+、K+、SO42−、C2O42−、Zn2+、H2PO4−、K+、Mn2+、Na+含量与光合同化功能相关关系的改变是导致碱性盐胁迫对于黄豆亚属植物的胁迫伤害更大的原因。