干旱对棉铃对位叶碳代谢的影响开题报告

课题的意义、国内外研究进展、应用前景等（列出主要参考文献）

课题意义：

旨在为研究干旱影响棉铃对位叶的生理机制奠定基础，以为棉花的节水高产栽培与抗旱品种的选育提供依据，以适应不断变化的气候条件，为棉花水分逆境程度评估与调控技术探索提供依据。

国内外研究进展：

棉花在进入开花结铃期后，棉铃发育所需的养分主要来自棉铃对位叶、相邻节位果枝叶和主茎叶，三者中贡献最大的是棉铃对位叶，其光合产物的85.6%输送给对位铃，是棉铃干物质的主要来源。作物产量的干物质90%-95%来源于光合作用，改善作物的光合性能是提高其产量的生理基础。棉花光合作用对土壤干旱十分敏感，干旱胁迫直接影响光合系统的结构和光合酶活性以及其他相关生理生化过程而导致净光合速率下降，随干旱胁迫强度的增加，光合速率下降越明显。作物在遇到干旱时，首先是调整气孔开度，保证其水分不易散失和维持一定的光合作用。在轻度干旱胁迫下，随着气孔的关闭，CO₂难以进入叶片内部细胞。此时，叶片光合速率的降低伴随着胞间CO₂浓度（Ci）的，作物的净光合速率（Pn）和气孔导度都下降。部分研究表明认为，气孔关闭是光合速率下降的主要原因。而另有研究认为叶面积缩小，叶绿素含量、ATP酶活性的降低等非气孔因素是光合速率降低的主要原因。

随着水分胁迫的加重，淀粉和蔗糖含量减少，己糖含量显著增加，增强叶片在干旱条件下的渗透调节能力，而己糖含量的增加反馈调节光合作用，叶片中可输出蔗糖显著降低；另有研究表明干旱下植物光合产物蔗糖和淀粉分配比率发生变化，如可溶性糖和蔗糖积累显著增加，淀粉含量显著减少，显著减少了光合同化物的积累。干旱最常引起作物器官内碳水化合物的积累，Wang等研究表明尽管干旱导致叶片的源能力大幅降低，但可溶性碳水化合物含量却显著升高。另有研究也支持这一说法，认为水分胁迫下的植物净光合速率显著下降，光同化物的合成和向生殖器官的分配减少，淀粉含量降低，蔗糖含量升高。而另有研究结果与之相反，水分胁迫导致光合作用受抑制，光合产物形成受阻，造成碳水化合物的短缺。因此，关于干旱条件下植物体内碳水化合物变化还没有一致结论。

磷酸蔗糖合成酶（SPS）、蔗糖合成酶（Susy）、蔗糖酶（Inv）均呈现随土壤相对含水量的降低而升高的趋势。Rizwan对干旱处理下叶片碳代谢的研究表明干旱胁迫下蔗糖含量、SPS、Susy活性增加，淀粉含量、Rubisco、Inv活性降低，复水后蔗糖含量，SPS、Susy活性有所降低，但依旧高于对照，淀粉含量，Rubisco、Inv活性增加，但仍低于对照。因此，植物的碳代谢对水分胁迫的响应机制可能会因水分胁迫的程度、持续的时间等影响而发生变化。

应用前景：

目前，农业遭受短期极端气候胁迫的风险增大，棉花生产中表现为因花铃期干旱频发导致产量品质降低。花铃期是棉铃发育产量品质形成的关键期，对土壤水分变化极为敏感。前人针对干旱对棉花产量和品质形成的影响已做大量研究，且研究大多采用一个品种，不同基因型棉花对干旱响应的生理机制可能存在差异，因此，有必要选择对水分敏感性差异不同的品种，对其响应干旱的棉铃对位叶碳代谢的生理机制的异同进行比较分析。

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