【文章內容簡介】 受到抑制，根鮮重、根干 重、根體積和根數(shù)均受到抑制， NaCl 脅迫下馬鈴薯三品種葉綠素 a 含量、葉綠素 b 含量、葉綠素總含量變化趨勢相似，均隨 NaCl 濃度的升高逐漸降低，馬鈴薯三品種脯氨酸含量均隨 NaCl 脅迫濃度的增加呈現(xiàn)上升的趨勢。張景云 [79]以二倍體和四倍體進行試驗表明，丙二醛含量隨鹽濃度升高而升高，葉片電導率升高感鹽材料升高幅度大于耐鹽材料，脯氨酸含量隨鹽濃度升高而升高感鹽材料低于耐鹽材料。李亞平 [80]試驗得出，在混合鹽脅迫下試管苗的過氧化物酶活性呈現(xiàn)先下降然后上升再下降的變化趨勢，混和鹽脅迫下試管苗的超氧化物酶活性隨著鹽濃度 的上升呈現(xiàn)，鉀離子的含量呈現(xiàn)平緩下降的趨勢， Na+/K+呈現(xiàn)出上升的趨勢。 前 言 11 王憲 [81]的試驗證實， NaCi 濃度為 320mmol/L 愈傷組織大部分褐化死亡，有一部分存活且為黃褐色，葉片愈傷組織耐鹽性強于莖段愈傷組織。 程智慧 [82]試驗表明，在 %Ｎ NaCl 脅迫下愈傷組織出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，脅迫濃度達 %時膨大部分褐化并有一部分死亡。 王淼 [83]試驗表明，將馬鈴薯試管苗接種到鹽脅迫培養(yǎng)基上，部分試管苗不能正常發(fā)育，難以生根，試管苗的高度隨著鹽濃度增加高度逐漸降低。 崔焱森 [84]實驗表明，鹽脅迫導致試管苗，降低葉綠素 含量，增大膜透性，Na+增多。 尹江 [85]等人對 35 份馬鈴薯進行鹽脅迫處理，實驗表明有 11 份材料可以在 %鹽濃度下生長，有三份材料可以在 %鹽脅迫下生長，有 2 份材料可以在 %鹽脅迫下的鹽脅迫下生長，有 3 份材料可以在 。裴懷弟 [86]試驗表明，在鹽脅迫下馬鈴薯試管苗干重和鮮重隨鹽脅迫強度增大而降低，生根數(shù)降低，株高降低。包云飛試驗表明 [87]，試管苗的受影響程度隨著鹽濃度增加而加劇，根長、葉綠素含量、 SOD 活性均隨鹽脅迫增加而降低， POD 活性在 %到 %有升高當鹽濃度繼續(xù)增 大 POD 活性轉而降低。 鹽脅迫對馬鈴薯田間苗的影響 鹽脅迫致使類囊體膜上的色素蛋白復合體損傷從而降低葉綠素含量，類囊體的垛疊受到影響，使基粒數(shù)量和質量下降 [88]。隨著鹽脅迫濃度的增加根、莖和葉中的 Na+呈增加趨勢，K+/Na+下降，質膜通透性增大，丙二醛含量升高 [89]說明質膜已經受到損害 。張俊蓮 [90]等人用試管苗移栽于蛭石中進行鹽脅迫，隨著鹽濃度的提高生長受到抑制生物學產量減少，成活率有所降低，在鹽脅迫初期脯氨酸含量迅速提高，隨著 脅迫 時間延長脯氨酸含量降低，當處理30 天時對照與鹽處理間脯氨酸 含量差異不顯著，不同濃度處理間葉綠素含量達到顯著水平，在鹽脅迫下氣孔導度和凈光合速率與對照相比均降低，細胞間隙 CO2 在處理間無差異由此推斷馬鈴薯光合作用降低是非氣孔因素造成的。張俊蓮 90 認為鹽脅迫下細胞代謝和生長受阻，因此可用植株高度評價馬鈴薯試管苗受鹽抑制指標。 龔家棟試驗用電導率分別為 、 、 、 [91]，隨灌溉水鹽度升高株高呈現(xiàn)明顯下降趨勢，高鹽分脅迫下 植株提前衰老，葉子失綠，隨著灌溉水中鹽分增加所有品種的凈同化率均有所降低，總生物量隨鹽脅迫強度增強呈現(xiàn)下降的趨勢，灌溉水的鹽分增加 導致所有品種的產量不同程度下降。 龔家棟 [92]用鹽水滴灌 進行試驗， 鹽水灌溉使植株干物質積累下降 , 鹽水對產量的影響不明顯 ,只有灌溉頻率每天 1 次時 ,產量下降 12%。 鹽水灌溉需要高頻率灌溉 ,但是頻率太高 ,影響植物根系帶的通氣條件 ,反而對植物生長不利。 Chauhan,. [93]等人認為馬鈴薯的耐鹽極限為 ，當用 水灌溉時產量有所下降，下降的幅度為 48%。 張永成 [94]研究表明，六個馬鈴薯品種（系）在鹽堿地澆水、鹽堿地不澆水和新開地三種條件下 種植， 康薯 53 和青 2914 在澆水和不澆水條件下 均表現(xiàn)高產，這兩個品種適應性強 。 東北農業(yè)大學農學碩士學位論文 12 康玉林 [95]等人研究表明， 將費烏瑞它和中薯 2 號的扦插苗和脫毒小薯種在 含 NaCl 0、%、 %和 %的土壤中 ，隨著鹽脅迫強度增加 小薯和扦插苗均受到鹽脅迫的抑制作用，出苗遲緩、成活率降低，植株高度降低 ，并且扦插苗較小薯對鹽脅迫敏感。 %和 %的土壤中兩個品種的 扦插苗均不能結薯， 說明高濃度的鹽脅迫會抑制塊莖膨大。 扦插苗 在 %的鹽脅迫下 費烏瑞它成活率為 20%中薯 2 號全部死亡 ，可見不同品種間扦插苗的耐鹽能力存在差異。小薯在 %的鹽脅迫下中薯 2 號 出苗率為 %，這說明相同條件下小薯的耐鹽能力強于扦插苗。 李東魁 .[96]研究表明， 在鹽脅迫下隨著 NaCl 濃度的上升，馬鈴薯植株的丙二醛含量呈現(xiàn)上升趨勢，丙二醛是膜脂過氧化的產物，這說明馬鈴薯 的膜脂發(fā)生過氧化作用。隨著脅迫鹽濃度的升高 馬鈴薯植株脯氨酸含量呈現(xiàn)上升趨勢 ，細胞膜透性上升，葉綠素含量降低，過氧化氫酶逐漸降低。 %NaCl 脅迫 下 植株葉片變黃甚至萎蔫。 張俊蓮 [97]對試管 移栽苗研究得出，隨著 NaCl 濃度的升高 植株的生長受到抑制，成活率降低，株高停止增長，生物學產量減少 ，脯氨酸含量上升，移栽苗的葉色變淡，葉綠素含量降低，光合速率和氣孔導度降低 。王新偉 [98]用六個高淀粉 品種載鹽堿土條件下試驗證實，在鹽脅迫下馬鈴薯出苗遲緩，植株矮化，降低了生長勢 ，部分品種葉片萎蔫，老葉黃化乃至壞死 ，塊莖中的淀粉含量降低，部分耐鹽品種淀粉降低幅度較小。 馬鈴薯種質資源及其利用 我國馬鈴薯種質資源貧乏的原因分析 馬鈴薯起源于南美洲秘魯南部、玻利維亞北部的安第斯山脈， 16 世紀西 班牙殖民者把馬鈴薯帶到歐洲，從中選取長日照下能結薯的材料留種種植，使得馬鈴薯遺產基礎狹窄，在 19世紀中葉歐洲晚疫病流行，使得遺傳基礎更加狹窄。由于我國并非馬鈴薯起源中心，早期主要從歐洲和北美地區(qū)引種，這使得我國面臨品種間和育種材料間存在近交問題這與 Mendoza和 Haynes[99]研究相符。育種家采取品種和品種間雜交，所以很難有所突破。根據(jù)程天慶統(tǒng)計我國在解放后育成的 93 個馬鈴薯品種中 ,23 個用 29220(來源于 Houma)作親本 ,占育成品種的%。14 個用卡它丁 (Katahdin)作親本 ,占育成品 種 %。14 個用疫不加 (Epoka)作親本 。8 個用米拉 (Mira)作親本 。8 個用紫山藥作親本 。6 個用白頭翁 (Anemone)作親本 。7 個用小葉子 (小黃山藥 )作親本，由此可見我國馬鈴薯的近交問題之嚴重。好在馬鈴薯的起源中心存在大量野生種，為育種工作提供了豐富的基因庫。 前 言 13 二倍體馬鈴薯種質資源 二倍體馬鈴薯（ 2n=2x=24）約占馬鈴薯種質資源的 74%3，是馬鈴薯種質資源的重要組成部分。二倍體有很多優(yōu)良抗性基因如：抗早疫病、抗青枯病、抗 Y 病毒、抗卷葉病毒、抗瘡痂病、抗黑脛病、抗癌腫病、抗塊莖蛾、抗馬鈴薯甲蟲、抗根結線蟲、抗囊線蟲、抗霜凍、早熟、耐熱等 [100][101]。二倍體馬鈴薯具有抗性基因外還具有優(yōu)良品質性狀：干物質含量高、富含類胡蘿卜素、高干物質、高蛋白質、低還原糖 [102]。是改良現(xiàn)有品種的優(yōu)良種質資源。根據(jù)趙明輝實驗證實 [103]，二倍體材料干物質含量從最高 36%到最低 21%，四倍體材料干物質含量最高只有 26%，品種東農 303 干物質含量只有 19%，由此可見二倍體材料干物質含量要高于四倍體。二倍體材料具有這些優(yōu)良性狀的同時也具有一些不利性狀 [104]，如：單株結薯過多，塊莖平均重量低，不規(guī)則形薯多，芽眼過深。所以在利用二倍體資源時要揚長避短，充分發(fā)揮其優(yōu)良性狀，抑制其不理性狀的表達。 Hawkes 把馬鈴薯栽培種分類，分為八個種，其中四個二倍體種：角萼薯種 (S. gonicalyx, 2n = 24)、富利亞薯種 (S. phureja, 2n =24)、窄刀薯種 (S. stenotomum, 2n = 24)和阿江惠薯種、 (S. 179。ajanhuiri, 2n = 24)。其中窄刀薯是栽培種中的最古老類型是形成其他栽培種的原始種之一，種內變異普遍，主要分布 在秘魯中部到玻利維亞中部高海拔地區(qū)；窄刀薯突變產生角萼薯；窄刀薯與大頂裂片薯天然雜交形成阿江惠薯種內變異廣泛；窄刀薯經過變異和選擇產生富利亞薯種，雜種優(yōu)勢大、易產生 2n 配子廣泛用于雜交，分布在南美洲北部安第斯山麓東側海拔較低地區(qū)。 二倍體馬鈴薯種質資源利用 二倍體馬鈴薯是改良馬鈴薯品種極有利用價值的種質資源，但是二倍體種的胚乳平衡數(shù)(Endosperm Balance Number, EBN)[105]和普通馬鈴薯的胚乳平衡數(shù)不同，大多數(shù)二倍體 EBN為 2，普通栽培種 EBN 是 4，胚乳中母本和父本的 EBN 比值不等于 2:1，就會發(fā)生胚乳退化進而導致敗育，不能或者很難產生三倍體后代。所以二倍體和普通栽培種直接雜交很難成功，這樣就限制了二倍體資源的利用。 Chase[106]提出分解育種法，對二倍體種質加以利用，主要操作如下： 1 降低普通馬鈴薯倍性使之降為二倍體水平既雙單倍體； 2 在二倍體水平進行雜交育種； 3 將雜交后代加倍恢復為四倍體水平加以鑒定。雜交后代的倍性恢復可以通過體細胞加倍途徑和有性多倍化途徑產生四倍體后代，但是通過體細胞加倍產生的四倍體生長勢和產量不如通過有性多倍化產生四倍體增加顯著 [107][108]。有性多倍化 涉及到雜交組合的配置，既：4x2x， 2x4x 和 2x2x 方式配置雜交組合。 4x2x 是指以四倍體為母本以經過雜交的二倍體后代為父本，利用父本產生的 2n 配子花粉為目的的雜交方式，馬鈴薯自然生長過程中產生 2n配子花粉是一種普遍現(xiàn)象 [109]； 2x4x 是以二倍體材料為母本四倍體材料為父本配置雜交組合，這就要求二倍體材料能產生 2n 卵，在馬鈴薯生長過程中產生 2n 卵的概率極低這成為應用的東北農業(yè)大學農學碩士學位論文 14 障礙； 2x2x 要求更為苛刻需要母本產生 2n 卵同時父本產生 2n 配子花粉，這樣的概率是極低的，所以在育種實踐中多以 4x2x 途徑進行有 性多倍化。有性多倍化產生同一基因座上的雜結合有 3 到 4 個成員差別，而二倍體體細胞加倍產生四倍體同一基因座雜結合只有兩個，因此，雜種后代較多的變異和較強的雜種優(yōu)勢都要歸功于有性多倍化。由于同源四倍體的位點內和位點間基因的雜合性要比倍性更為重要，因此利用 2n 配子與四倍體雜交不僅可以向四倍體中導入二倍體具有的優(yōu)良基因，而且可以增加普通四倍體馬鈴薯的等位基因多樣性 [110]，在四倍體水平基因位點間和位點內的的互作得以保存，這類互作是形成產量性狀和雜種優(yōu)勢的重要保證 [111]。二倍體的 2n 配子可謂是二倍體與四倍體雜交的橋梁，使 得二倍體與四倍體雜交后代均為四倍體，這使二倍體優(yōu)良性狀向四倍體內導入更為便捷和可行。 Ca2+， K+的生理效用以及 對 鹽害的緩解作用 Ca2+的生理作用 對植物而言 Ca2+是必需元素，在植物的生命活動中起著重要作用，參與植物的生長、發(fā)育、病理以及衰老，還有環(huán)境逆境適應過程，充當?shù)诙攀古悸?lián)胞外信號與胞內生理反應從而減輕環(huán)境脅迫造成的傷害。大量研究表明 Ca2+可以提高植物的抗逆性。據(jù)目前所知，還沒有哪一種分子像 Ca2+一樣廣泛的具有信使作用，參與逆境調控機制 [112]。由于 Ca2+具有維持質膜結構穩(wěn)定作用，所以 Ca2+可以提高提高植物的抗逆性 [113]。在植物細胞內的儲存形式分為三種形式儲：儲存鈣（ stored calcium）、游離鈣（ free calcium）和結合鈣（ bound calcium），三者在不同的組織器官內儲存，具有不同的功能，在一定條件下三者可以相互轉化 [114]。在正常情況下在細胞內外存在 Ca2+離子濃度梯度，胞外 Ca2+主要存在主要分布在細胞壁和細胞間隙，比胞內 Ca2+高 100 到 1000 倍，質膜內側 Ca2+濃度為 106107mol178。 L1 跨膜電位勢為150200mV，一般情況下細胞內外 Ca2+保持一種穩(wěn)態(tài)。在細胞內生理變化以及細胞外脅迫會改變細胞內外電位勢和細胞壁 PH 值，導致細胞外 Ca2+跨膜質內流，內流時間短暫，很快就會恢復穩(wěn)態(tài)， Ca2+的第二信使作用基礎既是 Ca2+水平的短暫生降 [115]。 液泡被認為是植物細胞的主要 Ca2+庫其中 Ca2+濃度約為 103mol178。 L1 是細胞質基質 Ca2+水平升高的來源 [ 116]，內質網(wǎng)中含有豐富的 Ca2+束縛蛋白內質網(wǎng)小泡其中 Ca2+濃度為34mol178。 L1 內質網(wǎng)的 Ca2+儲存作用僅次于液泡，濃度最高不超過 50 mol178。 L1。在非激 發(fā)態(tài)下，細胞內 Ca2+濃度嚴格控制在低水平。當受到外界刺激時 Ca2+通道受引發(fā)開放，致使 Ca2+內流。同時引起細胞內 Ca2+庫釋放，導致細胞質基質 Ca2+水平升高，進而形成 Ca2+信號，增多的 Ca2+起到信使作用，與鈣調蛋白結合形成活化的 Ca2+ CaM 復合體，從而激活一系列靶酶引發(fā)一系列生理生化過程，最終達到對外界刺激作出相應的適應性反應。 Ca2+信號是短暫的瞬時性的，由于高濃度的 Ca2+長期存在會對細胞造成毒害，當 Ca2+的濃度增加到 1 mol178。 L1前 言 15 時，增多的 Ca2+會與 CaM 結合，激活液泡膜上的鈣 泵從而將增加的 Ca2+泵至細胞內的液泡和細胞外進而降低細胞質中的 Ca2+含量 [117]，這樣保證了 Ca2+的增加是一個短暫的