云南热区木棉不同基因型的抗旱性比较研究

The previous study found that the Bombax ceiba (hereinafter referred to asBC) had 8 Chloroplast DNA haplotypes （hereinafter referred to as genotype A, B, C, D, E, F, G, H ）. BC in southern and southwestern Yunnan (hereinafter referred to asWHR)had all of the 8 genotypes while BC in dry-hot valley (hereinafter referred to asDHR) had only 2 genotypes (A, D). The phenomenent that the geno-diversity sharply decreased with decrease of moisture regime is worthy for further study. In order to test the hypothesis that the environmental selection stress of drought in DHR may be the main factor induced the decrease of geno-diversity, eight genotypesin WHR and two genotypes in DHR are clonied into 10 clones through tissue culture. The all genotypes are subjected under different drought stress treatments. The measurements on drought resistance, xeromorphic structure，growth, photosynthtic phsiology,osmotic adjustment, membrane stability, endo-hormones conductance are carried out under drought stresses. The difference in drought resitance and resistant mechnism between genotypes are analysed. By comparision the differences between the same genotypes (A, D)in different regions (WHR and DHR) and the difference between the different genotypes ((A, D) to other 6 genotupes)in the same regions (WHR), we can understand the relationship between the geno-diversity and drogut resistance of different genotypes of BC. The study may provide the reference for screening the materials for BC breeding in the future.

前期工作发现木棉具有8个叶绿体DNA单倍型(以下简称基因型A, B, C, D, E, F, G, H),湿热区具有全部8个基因型，而干热区只有2个基因型(A, D)。这种木棉基因多样性随水分条件降低而降低的现象值得研究。为了验证干热区干旱的环境选择压力是造成木棉居群基因多样性显著降低的主要原因，将已标注的8个(湿热区)+2个基因型(干热区)木棉单株通过组织培养建立无性系。通过设立不同的干旱胁迫强度，测定不同基因型无性系的抗旱性和旱生结构，测定不同干旱强度下它们在生长、光合生理、渗透调节、维持细胞膜稳定性、内源激素信号传导的差异性。从而确定不同基因型的抗旱性和抗旱机理的差异。通过比较不同区域相同基因型无性系和相同区域不同基因型在抗旱性和抗旱机理的差异性,揭示木棉基因多样性与不同基因型的抗旱性的关系。研究为木棉抗旱育种材料的筛选提供理论基础。

木棉在云南热区广泛分布，以哀牢山为界，西部为湿热区，而东部的干热河谷为干热区。前期发现以叶绿体DNA单倍型为指标的遗传多样性在干热区比湿热区低。我们认为这种遗传多样性的差异性可能是干旱胁迫的环境选择导致干热区的不适应的木棉类型的消失造成。于是开展了不同区域的木棉的抗旱性比较研究。主要完成的工作有6项：（1）完成了云南热区木棉主要分布区的叶绿体DNA单倍型（基因型）、标注和种子采集。确定并标注了6个叶绿体DNA单倍型，其中4个在湿热区， 2个在干热区。 （2） 完成三个主要基因型的木棉的组织培养和无性化工作，在综合比较后确定木棉组培苗的最优增殖配方为0.5 mg/L6-BA+0.05 mg/LIBA。（3）开展了组织培养幼苗对干旱胁迫的记忆响应研究。发现木棉幼苗能在气孔的开度、叶绿素含量和光合效率等方面对前次的胁迫做出类似的响应 （4）开展了木棉对不同浇水频率及持续干旱的生理响应的研究。发现在试验初期，浇水频率对木棉的生理和生化响应的影响明显，但在60天后，各处理的差异不明显，说明木棉具有很强的适应水分变化的能力。（5）开展了温度和干燥对木棉种子发芽的影响研究，发现，木棉种子能够在种子水分低于5%的情况下具有更好的耐贮藏能力，而新鲜种子的耐储藏能力相对较弱。 （6）开展了过氧化氢（H2O2）处理对种子萌发的影响研究，发现过氧化氢（H2O2）处理可以提高木棉种子的萌发率。提高研究确定了云南热区木棉的主要基因型为6个，筛选出木棉组织培养和无性系化的最佳配方，木棉组织培养配方正在申请专利；研究成果在科学出版社出版专著1部；发表论文17篇，其中SCI刊物3篇，中文核心刊物13篇；获批省级木棉纤维人工林产业化栽培科技创新团队1个；三人晋升副教授，8人获得硕士学位。