甘蓝型油菜耐旱机理研究进展

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1、甘蓝型油菜耐旱机理研究进展焦靖芝，谢伶俐，李小龙，田志宏，许本波（长江大学生命科学学院，湖北荆州４３４０２５）摘要：干旱严重影响甘蓝型油菜（ＢｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓＬ．）的生长发育、产量和品质。着重阐述了干旱胁迫对甘蓝型油菜生长发育的影响和植物耐旱机制，脱落酸（ＡＢＡ）参与信号传导、气孔调控、促进脯氨酸的合成等方面的研究进展，提出了进一步强化植物耐旱机制研究的必要性。..关键词：甘蓝型油菜（ＢｒａｓｓｉｃａｎａｐｕｓＬ．）；耐旱；机理；分子机制中图分类号：Ｓ５６５．４；Ｑ９４５．７８文献标识码：Ａ

2、：０４３９－８１１４（２０１５）０４－０７７３－０５收稿日期：２０１４－０７－２９基金项目：国家科技支撑计划项目（２００９ＢＡＤＡ８Ｂ０１）简介：焦靖芝（１９８９－），女，山西晋中人，在读硕士研究生，研究方向为植物生物技术，（）１８９８６６５４９８９（电子信箱）ｊｉａｏｊｉｎｇｚｈｉ６＠１６３．ｃｏｍ；通信，许本波，副教授，博士，硕士生导师，（电子信箱）ｂｅｎｂｏｘｕ＠ｙａｎｇｔｚｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。干旱是全球农业生产面临的严重问题，世界上５０多个国家和地区处于干旱和半干旱地区，面积约占全球陆地面积

3、的４０％，其中有灌溉条件的耕地面积尚不足１５％，其余皆为依靠自然农业。干旱灾害具有普遍性、区域性、季节性和持续性的特点，全球旱灾十分严重［１］。在各类自然灾害造成的总损失中，干旱因素引起的损失占４２％左右［２］。据统计，中国人均水资源占有量不足世界平均水平的１／４，被世界水资源与环境发展联合委员会确定为全球１３个严重贫水的国家之一［３］。近年来，由于全球生态气候环境的持续恶化，旱灾发生的频率不断上升，作物成灾面积进一步扩大。油菜是中国最重要的油料作物之一，目前种植的主要油菜品种为甘蓝型油菜（Ｂｒａｓ

4、ｓｉｃａｎａｐｕｓＬ．）。甘蓝型油菜原产欧洲和北美的温带地区，整个生长期耗水量较大，对干旱的适应能力较差，容易产生旱害［４，５］。干旱不但严重影响甘蓝型油菜的产量，而且严重制约其种植面积，因此，培育高产耐旱品种是甘蓝型油菜的重要育种目标之一。１干旱对甘蓝型油菜生长的影响干旱严重影响植物的生长、发育和繁殖等整个生命活动，严重干旱甚至导致植物死亡。据研究发现［６］，干旱主要从以下几个方面影响植物的生长发育：①抑制光合作用。干旱导致植物叶片相对含水量和水势降低，致使保卫细胞缺水引起气孔关闭，导致光合作用速

5、率降低；②影响呼吸作用。干旱损伤线粒体膜，破环呼吸链中的电子传递，阻断呼吸链与氧化磷酸化的偶联，导致呼吸速率降低；③影响营养物质的吸收。干旱胁迫条件下，细胞失水导致细胞内溶质浓度增加，渗透势降低，从而影响营养物质的吸收和利用；④抑制细胞分裂；⑤物质代谢紊乱。干旱过程中，关闭气孔、促进根系生长和维持水分吸收是植物应对干旱最有效和最直接的方式。１．１干旱对甘蓝型油菜根系生长的影响干旱胁迫过程中，甘蓝型油菜的根部出现大量短小、光秃、结节的须根，这种结构一方面加大甘蓝型油菜根系和土壤的接触面积，另一方面通过

6、根系延长从而能吸收土壤深处的水分，可维持植株的生命［７］。在对番茄等植物的研究中，发现在干旱胁迫过程中可以通过喷施ＡＢＡ促进根系的生长，提高植物对水分的摄取效率，从而提高植物的耐旱性［８］。１．２干旱对甘蓝型油菜营养生长的影响研究发现，土壤湿度降至１０％～1５％，水分亏缺严重影响甘蓝型油菜的出苗；移栽后缺水将导致甘蓝型油菜叶片黄化脱落甚至死亡；抽薹后干旱胁迫导致叶片萎蔫、气孔关闭，严重影响光合作用，造成严重的生物量减少、产量降低；而从播种期到开花期间的干旱胁迫将导致叶面积指数下降，使叶片衰老［９，１

7、０］。因此干旱对甘蓝型油菜的不同生长发育阶段具有不同的影响。干旱影响甘蓝型油菜每荚粒数、总荚数、单株种子数及单株产量，因此严重影响甘蓝型油菜的产量［１１－１３］，但在甘蓝型油菜的干旱敏感时期的认识上存在较大差异。Ｍａｉｌｅｒ等［１４］认为甘蓝型油菜对干旱的敏感时期是开花期到成熟期；而Ｔｅｓｆａｍａｒｉａｍ等［１５］认为甘蓝型油菜花期对干旱最敏感；Ｃｈａｍｐｏｌｉｖｉｅｒ［１２］认为甘蓝型油菜对干旱的敏感时期为种子膨大到转色前期，该时期的缺水可导致４８％的产量损失。但Ｍａ等［１６］认为在幼苗和抽薹期干

8、旱胁迫对甘蓝型油菜生长和种子产量的影响较小，而花期和种子灌浆期的水分缺失会造成较大的产量损失。１．３干旱对甘蓝型油菜产量和品质的影响干旱不仅影响甘蓝型油菜的生长发育，而且影响子粒的品质。研究发现花期是甘蓝型油菜品质性状对水分最敏感的时期［１７］。干旱导致油菜含油量下降，蛋白质含量增加，硫甙含量上升［１２，１７］。Ｊｅｎｓｅｎ等［１８］认为早期干旱和后期干旱都会导致硫甙含量上升，当干旱胁迫时间超过７ｄ，硫甙含量和干旱时间成相关性。甘蓝型油菜产量和含油量不仅受到土壤水分状