[发明专利]FTIR光谱与叶绿素荧光共同探究甘蔗耐铝特性的方法

说明书

本发明公开了FTIR光谱与叶绿素荧光共同探究甘蔗耐铝特性的方法，包括以下步骤：s1.培育若干优良甘蔗品系作为参试材料，并设置多个不同铝浓度处理；s2.对不同基因型甘蔗对耐铝性进行筛选；s3.测定铝胁迫甘蔗根系的生理特征；s4.测定铝胁迫下甘蔗叶片的光合特性及叶绿素荧光参数；s5.测定不同铝浓度胁迫下参试材料的根、茎、叶的FTIR光谱，并对FTIR光谱征峰归属与生理特征中相关物质的变化进行比较分析；本发明为筛选甘蔗耐铝品种提供理论基础和实验依据，为甘蔗育种工作提供重要的种质资源。

技术领域

本发明属于甘蔗品种研究领域，具体涉及FTIR光谱与叶绿素荧光共同探究甘蔗耐铝特性的方法。

背景技术

1.铝胁迫对作物的影响

a.广西蔗区的土壤PH值及铝含量的调查

酸性土壤是低PH值土壤的简称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤和灰化土等，我国南方广泛分布着以红壤为主的酸性富铝化土壤。据估计，全世40％的耕地为酸性土壤，总面积达203万平方公里，约占我国国土面积的21％，遍及14个省区，而又以广西、广东等华南地区面积最大。图1是对广西蔗区的土壤PH值调查情况。

铝是地壳和土壤中含量最丰富的金属元素之一，其含量仅次于氧、硅，占整个地壳中总矿质元素的7％左右。表2是对广西蔗区土壤活性铁、锰、铝含量的调查；土壤中的铝一般以对植物生长和发育毒性较小的不溶性磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐和氧化物的形式存在，当土壤PH值小于5.5时，铝则被释放出来变成可溶性的铝离子状态，Al³⁺对作物生长所产生的毒害是最大。同时酸性土壤中的铝离子还与磷酸根离子形成低溶解性的磷酸铝化合物，导致土壤中有效磷含量大大降低，从而给作物的生长带来更大的毒害。

表2土壤活性铁、锰、铝含量

Table 2 The available Mn，Fe and Al and exchangeable Mn and Alcontentin different soil samples causing chlorosis in sugarcane seedlings

酸性土壤中的铝毒是作物生产的主要限制因子,长期来影响着作物的生长和产量。铝能抑制植物根系的生长，使根内细胞不能正常分裂，根的伸长受到阻碍，植物的地上部分的生长和发育受到阻碍，植物的吸收作用受阻，导致植物的抗逆性减弱。铝对植物地上部分的影响主要包括碳水化合物含量、光合作用、水分的利用率、光保护系统、矿质营养和氮代谢。造成整株植物生物量降低，叶片数目减少并且变小，叶片卷曲发黄。随着人口的增加和可耕种土地的减少,开发并改良酸性土壤受到高度关注。农业上通过施用生石灰或碱性肥料来降低土壤酸度,但是该方法成本高并且不能从根本上解决问题。不同植物或同一植物的不同基因型对铝胁迫的耐性不同。因此,充分挖掘优良基因型的遗传潜力,利用和选育耐铝基因型植物,就成为提高酸性土壤作物生产力、促进农业持续发展的一条花费少、效果好的途径。而要选育出优良的耐铝基因型品种,植物品种间的耐性筛选工作往往是关健的一步。据我们所知,对甘蔗品种耐铝性的筛选工作前人很少涉及,这方面的研究未见有文献资料。

b.铝对作物的毒害及铝胁迫与抗氧化系统的关系

在酸性土壤中,铝对植物的毒害首先是对其根系产生危害,主要表现为根尖和侧根变得粗短,根尖呈褐色,出现不规则的弯曲,根毛减少等症状,过多的游离铝和交换性铝离子通过抑制根尖生长发育,造成植株对其他离子及水分吸收障碍,从而影响植物的生长发育同时铝毒还抑制植物地上部分正常生长,对茎和叶片的影响也较为明显,不仅抑制茎的生长使干物质含量减少,还使叶片不正常脱落,叶片变小,出现萎黄现象,使植物的总生物量减少。