水分亏缺下番茄水分传输途径和根冠大小对蒸腾和WUE的调控

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干旱缺水是限制旱区与半干旱地区农业生产的一个主要的因素,如何提高作物自身的水分利用效率已成为目前研究的热点,水分传输过程直接影响到植物体内的水分状况,进而影响植物的生长和发育。本文通过水培和土培试验,研究了水分亏缺对番茄根系水分传输的影响。同时还探索了水分亏缺条件下嫁接番茄如何通过调控根冠大小来调节水分利用效率,这一研究对探索生物节水的途径方面有重要的意义。本研究主要结论如下: 1.水分亏缺显著的降低了番茄根系的水力传导度。水培条件下水分亏缺(-0.3MPa)降低水导80%以上;而土培条件下水分亏缺(土壤含水量为最大持水量的45%)降低水导30-50%,两种培养条件下降低幅度不同,这可能与培养介质和水分亏缺程度有关。 2.氯化汞处理显著降低了正常供水条件下番茄根系的水力传导度,平均降低幅度50%左右,二巯基乙醇解抑制处理后恢复30-50%,氯化汞处理和二巯基乙醇处理对水分亏缺条件下的水导影响不明显。上述结果表明,在正常水分条件下水分传输中质外体途径和细胞到细胞途径都具有重要的作用,而在胁迫条件下主要以质外体途径为主,汞敏感的水通道蛋白的作用不显著。 3.水分亏缺能显著影响番茄的蒸腾面积和吸收面积,水培条件下水分亏缺降低叶面积50%左右,而根系表面积增加三分之一以上;土培条件下叶面积平均减小20%左右,而根系表面积平均增加约20%,在水分亏缺下根系水力传导度的降低在一定程度上可以通过增加根系的吸收面积或降低蒸腾面积得到补偿。复水后水导恢复30%以上,根重增加30%左右,新根数量和根长也显著增加。复水后水导的增加主要原因是产生了大量吸水能力很强的新生根,原有根系吸水能力的恢复不显著。 4.番茄嫁接以后,根冠比发生了显著的变化,由于嫁接后冠层和根系差异很大,水分输入和输出产生不协调,植物首先通过同化物的再分配协调根冠大小、优化根冠关系调节水分平衡。水分亏缺使大冠小根的嫁接苗冠减小根系增加,小冠大根的嫁接苗冠增加根系相对减小,冠层和根系之间存在相互补偿作用,使植物自身可以调控蒸腾和吸收面积的大小,以适应水分条件的变化。 5.水分亏缺降低了番茄的光合速率,自生苗较嫁接苗下降明显。在正常供水和水分亏缺条件下嫁接番茄的内在和瞬间水分利用效率比自生苗都有明显的提高。表明适度的水分亏缺和调控根冠大小可明显提高番茄的水分利用效率。
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