不同基因型杜鹃在干旱胁迫下的生理响应与细胞程序性死亡研究

Rhododendron L. is one of top ten famous traditional flowers in our country with high ornamental value of bright-colored petals. However, few cultivars of Rhododendron have been applied in many city landscape. The low tolerance to drought may be a reason. In this project, some genotypic Rhododendron would be tested under drought stress of different levels. Physiological characters will be detected. Ultra microstructure,"DNA ladders" and TUNEL positive nuclei will be observed in leaf and root cells. Physiological responses will be analyzed from cytological and molecular biological levels. The results may make clear whether the PCD occurs under drought stress and its stress threshold. In order to reveal PCD mechanism of woody flower under drought stress, relationship of physilogical characteristerics and programmed cell death will be comparatively studied. The results will lay foundation for further research in gene control and signal transduction of leaf/root cell PCD in Rhododendron. Moreover, we provide practical guidance to the molecular breeding of new Rhododendron cultivars with high drought resistance.

杜鹃为我国传统的十大名花之一，观赏价值极高。但在我国很多城市的园林绿化应用较少，抗旱性较差是其主要原因之一。本项目选择几种基因型杜鹃，拟通过不同程度的干旱胁迫，检测杜鹃叶片的生理生化指标，并从细胞学和分子生物学角度同步观测叶片与根系的细胞超微结构变化和DNA梯现象以及DNA原位末端脱氧核苷酸标记细胞数量与分布变化情况等。试图检测不同基因型杜鹃在干旱胁迫下生理响应机制的差异，探明是否发生PCD以及启动PCD的胁迫阈值，从细胞学与分子生物学多视野多角度阐明杜鹃在干旱胁迫下的生理响应机制。通过与生理生化指标比较研究，探讨杜鹃干旱胁迫下的细胞程序性死亡规律。研究结果对干旱胁迫下的植物生理机制研究提供新的视角，为进一步研究干旱胁迫下启动与调控杜鹃叶片与根系PCD发生的基因及其信号转导模式奠定基础，为今后进行抗旱型杜鹃新品种的分子育种提供实践指导。

杜鹃（Rhododendron）是我国十大传统名花之一，有极高的园林应用价值，经济价值和生态价值。开展对杜鹃抗旱机制与生长特性的研究，有助于为杜鹃抗旱品种的培育提供理论基础。本研究以三个杜鹃品种：胭脂蜜（R.obtusum Yanzhimi）、花蝴蝶（R.obtusum Huahudie）和西施（R.obtusum Xishi）为研究试材，在光照培养箱内采用盆栽控水法进行干旱胁迫，测定生理生化指标、光合指标及解剖超微结构观测，从多个角度分析干旱胁迫对杜鹃造成的影响及杜鹃对干旱胁迫的响应机制。本研究主要的研究结果如下：.1、干旱胁迫对杜鹃外观形态和生理特性的影响.结合对叶片外观形态变化的记录观察，可判断出三种杜鹃的抗旱性，胭脂蜜抗旱性最强，西施其次，而花蝴蝶最弱，与前期田间观测结果一致。杜鹃叶片的SOD活性，H2O2含量和可溶性蛋白含量都在受到干旱胁迫后总体呈上升的趋势，MDA含量在干旱前期就开始上升，在后期下降，脯氨酸作为起关键作用的渗透调节物质含量一直呈上升的趋势。.2、干旱胁迫对杜鹃光合特性的影响. 杜鹃在干旱前期光合作用受到气孔限制的影响，而在干旱后期是受到非气孔限制因素的影响。光系统Ⅱ也是随着干旱胁迫程度的加重而受损加重。光合作用指标在三个品种中的变化差异，从光合特性的角度解释了胭脂蜜抗旱性更强的原因。.3、干旱胁迫对杜鹃解剖超微结构的影响.随干旱胁迫程度的加重，气孔开度变小，到中后期气孔闭合。叶片受干旱胁迫后变薄，栅海比随干旱胁迫时间的延长而增大，其中胭脂蜜的栅海比变化幅度最大。叶绿体和线粒体都会随干旱胁迫的加重而受到损坏，叶绿体对于水分的亏缺比线粒体更加敏感。对于抗旱性较强的胭脂蜜，气孔的闭合时间相对更晚，叶绿体和线粒体的损伤程度更轻。.总体而言，杜鹃受干旱胁迫后，叶片结构的差异、光合特性和生理特性的差异引起了不同品种间抗旱性强弱的区别，其中品种叶片细胞结构对于杜鹃抗旱性强弱的决定作用更大，同时光合特性与生理特性对杜鹃抗旱能力也起着关键作用。