书目详细信息
： 玉米生长发育与青贮发酵对干旱胁迫的响应及机制
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 玉米生长发育与青贮发酵对干旱胁迫的响应及机制/.字雪靖著/.吴伯志指导 |
| 出版发行项： | 2022.12.16 |
| 载体形态项： | 134页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 农学与生物技术学院, 学号2019110021 |
| 提要文摘： | 全球变暖致使极端干旱气候频繁发生，干旱下作物根际土壤的水分亏缺是导致其生长发育不足从而降低生物产量和品质的重要原因。目前，对不同干旱发生时期和不同干旱胁迫强度的水分条件下，青贮玉米生长发育、生理代谢和青贮发酵的变化尚未有系统研究。因此，本研究以青贮玉米（Zea mays L.）为对象，通过运用转录组学、代谢组学、微生物测定等研究手段，设置四个发育时期、两种胁迫程度的干旱模拟条件，系统地揭示了干旱下青贮玉米的生长发育差异和抗旱代谢途径变化，同时探讨了受旱玉米材料在发酵时的微生态响应及饲用品质的变化。基于盆栽试验和田间试验，研究对干旱胁迫下的青贮玉米表型参数、体内物质交换、激素信号转导、干物质转移与积累、营养品质变化和青贮发酵过程进行了全面研究。研究得到如下主要结论： （1）干旱下的青贮玉米表型参数变化：对于青贮玉米地上部分产量及农艺性状，开花期（T3）干旱对玉米的减产幅度最大，但幼苗期（T1）和拔节期（T2）在重度干旱（Severe drought）下的不利影响更多，包括株高伸长、叶面积扩张受到显著抑制以及生物量和干重的显著减产；开花期（T3）、灌浆期（T4）在干旱下，主要影响了籽粒干物质的积累及其光合同化物在器官间分配；同田间试验一致，开花期严重干旱（T3SD）的果穗鲜/干重较对照也显著下降。不同时期的干旱均降低了玉米含水率，尤其在灌浆期中度（T4MD）和重度干旱（T4SD）下显著降低，其下降范围为4.1-9.7 %；田间试验中，含水率变化不明显。对于地下部分，重度干旱胁迫显著（p＜0.05）促进了青贮玉米T1和T2时期的根系构建，表现为增加初生根数量、根体积、根长度及根系干重；而在T3和T4时期干旱胁迫对根系影响不明显；干旱也导致玉米根冠比R/S的增加（p＜0.05），玉米拔节期（T2）和幼苗期（T1）对R/S影响显著。干旱胁迫对玉米发育前期的抑制，导致生长速率在发育后期难以恢复，造成不可逆的损失。尽管干旱提升了玉米根系觅水能力，但带来的减产等消极影响更多。 （2）干旱下的青贮玉米生理特征、营养品质变化：干旱使得根尖中导管密度变小，减少单位面积中的导管数量，但极大地增加了导管内径及横截面积，干旱逆境下根尖增强了水分向上运输效率。此外，外皮层的厚度增加使得细胞向木质化推进，干旱加速了根尖组织的木质化过程并加快了根系向成熟发展。对于生理特征，青贮玉米在开花期（T3）和灌浆期（T4）的干旱下，导致有害物质丙二醛MDA的显著积累，同时显著增加了了抗氧化酶SOD活性及可溶性糖SS含量。；除SOD活性不受干旱胁迫程度影响外，MDA含量、SS含量与胁迫强度呈正相关关系。对于营养品质，4个时期的干旱对青贮玉米的中性洗涤纤维NDF均无影响，然而，在开花期（T3）和灌浆期（T4）干旱胁迫会显著（p＜0.05）增加青贮玉米的粗蛋白CP、酸性洗涤纤维ADF、粗灰分ASH的含量；苗期（T1）和拔节期（T2），干旱对ADF和ASH的显著提升，而对其余品质指标影响较小。青贮玉米4个时期干旱下，相对饲喂价值RFV较对照均下降， 2年试验结果基本一致。对于粗脂肪EE含量，仅有2021年在拔节期和开花期干旱下有显著的下降，其余阶段无明显变化。 （3）干旱下的青贮玉米叶片代谢物积累变化：苗期干旱胁迫的青贮玉米与对照进行比较，叶片中共检测到302种不同的代谢产物，其中75种代谢产物被下调，其余227种代谢产物被上调。其次，开花期干旱胁迫与对照比较，共检测到294种不同的代谢产物，其中92种代谢产物被下调，其余202种代谢产物被上调。通过比较两个时期的干旱胁迫处理，结果表明有188种不同的代谢产物，其中113种代谢产物被下调，而75种代谢产物被上调。其中，黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢、色氨酸代谢、类苯丙基烷生物合成、脂肪酸代谢和ABC转运蛋白过程被2个干旱处理共同显著富集。α-亚麻酸相对含量在苗期和开花期干旱胁迫处理下显著（| log2FC |＞2）提高，但其仅在苗期重度干旱T1SD下富集至茉莉酸（JA）合成通路。 （4）干旱下脂肪酸的差异代谢通路：通过差异基因与代谢物的共注释，初步确定了玉米脂质代谢应对不同水分压力下的差异策略。WRKY和bHLH家族基因是响应干旱胁迫的关键转录因子。脂质代谢具有积极的正向调节效应，不饱和脂肪酸维持了细胞氧化稳态和诱导信号分子合成。α-亚麻酸在玉米苗期和开花期对干旱可能有着不同的响应模式，具体表现为：玉米苗期干旱下由α-亚麻酸介导茉莉酸（JA）信号途径抵御胁迫，而开花期干旱下α-亚麻酸则参与植物的氧化应激。 （5）干旱对青贮发酵微生物及饲用品质的影响：青贮玉米在开花期、灌浆期干旱下影响了青贮发酵细菌/真菌群体比例的塑造模式：减少了在厌氧发酵中总细菌（Total Bacteria）数量，提高了饲料中乳酸菌（Lactobacillus）比例；处于各时期的受旱玉米不会产生霉菌和黄曲霉毒素（Aflatoxin. B1/B2），但能提高饲料中乳酸（LA）的绝对含量。这对饲料生产是有利的。然而，PDS下部分蛋白质分解也导致了饲料中的铵态氮含量和pH值上升。总体而言，遭受环境干旱的玉米饲料改变了发酵过程的微生物生态系统，并重新构建细菌群体的多样性及代谢产物。 青贮玉米的生长发育和发酵过程对具有时间差异的干旱胁迫有着强烈的响应，水分胁迫对玉米有着积极和消极的作用。干旱若发生在青贮玉米的苗期和拔节期，会全面抑制地上部分生长发育且导致严重减产，但能促进其根系生长，利于扩展土壤水分的利用空间；干旱若发生在玉米的开花和灌浆期，则显著抑制其籽粒发育及干物质分配，且提升渗透调节物的含量和促进氧化应激。尽管干旱提升了玉米根系觅水能力，但4个时期干旱带来的细胞膜脂过氧化、减产、无机盐和纤维积累等消极影响更多。此外，研究证实了α-亚麻酸在苗期介导茉莉酸抗旱途径，而在开花期干旱下参与了细胞的抗氧化。玉米在开花期和灌浆期的干旱降低了总细菌数量，但提升了有益的乳酸菌数量及乳酸含量；干旱胁迫在调控青贮发酵细菌群体过程中具有关键作用。 |
| 并列题名： | Response on Mechanisms of Maize Growth and Development and Silage Fermentation to Drought Stress eng |
| 题名主题： | 青贮玉米 表型 营养及生理参数 代谢通路 饲用品质 发酵微生态 学位论文 |
| 中图分类： | S513-533 |
| 个人名称等同： | 字雪靖 著 |
| 个人名称次要： | 吴伯志 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |