Front. Plant Sci.丨干旱对棉花纤维产量和品质的影响及管理

论文内容

研究背景：

环境条件的持续变化对主要大田作物的生产力和可持续性构成了持续的威胁，从而影响了它们的发育行为和抵御不利环境条件的能力。荒漠化、盐碱化、城市化和人口无节制增长导致的农田退化加剧了气候变化。农作物的生产力受到各种气候因素的影响，包括干旱、高温、降水、湿度和日照时数。棉花是一种有价值的商品，因其纤维、燃料和饲料生产而在世界不同地区种植。然而，作物栽培在其发展的每个阶段都容易受到不同的生物和非生物胁迫的影响。尽管被认为是一种非常适合炎热、半干旱地区的作物，但据观察，高温(HT)对棉花皮棉质量及其纤维产量有相当大的影响。

研究内容：

本研究旨在研究干旱、高温及旱热复合胁迫对棉花8个耐性和4个感病品种的影响。田间试验采用完全随机区组裂区设计，处理(对照、干旱、高温、干旱+高温)和棉花基因型分别设为主区和小区。

结果表明： 与单独胁迫相比，复合胁迫对不同棉花品种的产量和纤维品质的影响更为严重。在所研究的4个品种中，FB-Shaheen、FH-207、MNH-886和White Gold在复合胁迫条件下表现出较好的农艺性状和纤维品质性状。在复合胁迫下，蒸腾速率、气孔导度、相对含水量和光合速率等生理参数显著降低。然而，MNH-886、FH-207、With Gold和FBShaheen等特定基因型对这些参数的维持性较好，表明它们对复合胁迫的耐受性增强。此外，与单独的应激源相比，复合胁迫下的活性氧积累更为明显。耐受品种表现出较低的过氧化氢和丙二醛积累水平，而敏感品种表现出较高的氧化损伤水平。在复合胁迫下，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化氢酶等酶活性升高，耐性品种表现出较高的酶活性。相反，敏感基因AA-703、KZ191、IR-6和S-15在复合胁迫条件下表现出较低的酶活性增长。在复合胁迫下，抗病品种的脯氨酸、总酚、总黄酮和抗坏血酸等生化指标表现出较高的水平，而敏感品种则表现出较低的水平。此外，在复合胁迫下，叶绿素a、b和类胡萝卜素水平显著降低，耐受品种的下降幅度小于敏感品种。

研究结论：

这项研究的结果为深入了解高温和干旱复合胁迫的复杂相互作用及其对棉花的影响提供了有价值的见解，从而为我们理解这些复杂的相互作用做出了重要贡献。通过对生理、生化和产量性状的全面研究，我们对棉花基因型如何应对这一多方面的挑战获得了有价值的见解。这一结果突出了在复合胁迫条件下分类的棉花基因型之间在胁迫耐受性上的显著差异。与敏感和中等耐性品种相比，耐性品种表现出显著的抗逆性，这从它们在复合胁迫处理下保持较高产量和有利纤维性状的能力可见一斑。然而，在这些具有挑战性的条件下，各种渗透调节物质的积累，包括酶和非酶类抗氧化剂的积累，可以提高棉花的耐受性。值得注意的是，只关注单个非生物胁迫的研究不能完全捕捉棉株对不同胁迫组合的具体反应，这可能会显著影响作物在田间条件下的表现。通过研究不同棉花品种对干旱、高温和复合逆境的生理生化反应的变化及其相互关系，旨在为鉴定和选育同时耐受单一逆境和复合逆境的抗逆性强的棉花品种提供参考。这项研究为未来的研究奠定了基础，这些研究将探索其他性状，如与抗逆性相关的遗传标记，并调查复合胁迫对棉花产量和品质的长期影响。

期刊信息

期刊：Frontiers in Plant Science

影响因子（2022）：5.6

中科院分区：生物学2区

转自：“农科学术圈”微信公众号

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