水分胁迫条件下烟草根系生长的机制研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

水资源短缺是制约农业发展的全球性问题，近年来，我国冬春季节干旱已成为制约作物产量的关键生态因素，研究干旱胁迫对作物生长的影响及其生理机制将为制定合理的减灾措施提供理论依据；根系作为植物水分吸收器官，其生理状况直接影响作物抗旱性的强弱，而生长素在植物根系发育过程中发挥着重要的作用，目前生长素对根系形态建成影响的研究多集中在其参与调控养分胁迫对根系发育机制上，而对于生长素在干旱胁迫条件下调节根系发育的机制仍不清楚。

目前中国90%的烟草是工厂化漂浮育苗，为了增强秧苗素质，在漂浮育苗的后期需要进行炼苗，本次试验的重点就是研究炼苗对于烟草植株的生长有怎样的影响。

土壤的干旱首先影响根系的生理活动和代谢，进而影响整个植株的生命活动能力。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标揭示干旱胁迫条件下烟草根系发育和生长素分布规律，阐明生长素极性运输对干旱胁迫条件下烟草根系发育的影响，探索生长素参与调控干旱胁迫条件下烟草根系发育的机制。

研究内容1. 不同品种烤烟对干旱胁迫响应差异以模式作物烟草为试验材料，首先对不同干旱胁迫响应型烟草进行干旱胁迫处理，对植株根系性状、生长素分布情况以及相关生理指标进行分析，确定干旱胁迫处理条件以及试验品种（材料），建立试验体系；2.生长素干旱胁迫条件下调控烟草根系发育的机制利用dr5：gus构建实验材料，分析生长素干预处理后植株根系性状改变情况以及生长素分布变化，同时研究干旱胁迫处理下不同品种生长素转运蛋白pin家族相关基因的表达情况，探讨生长素极性运输调控干旱胁迫条件下根系发育的基因表达差异，综合分析生长素干旱胁迫条件下调控烟草根系发育的机制。

拟解决的问题生长素是如何通过参与调控植株根系发育来应对干旱胁迫对植株的影响。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法1.试验材料：抗旱烤烟品种柳叶尖、大平板、农大202、中烟100；2.试验方法、步骤：2.1 设置聚乙二醇（peg）浓度和处理时间两个因素，浓度设四个水平：0%，2.5%，5%，10%，时间设6个水平：1d，3d，5d，7d，9d，11d，通过对各处理烟草幼苗根系活性、生物量、发育形状分别进行分析，确定最佳的处理浓度和处理时间。

分析不同基因型烟草根系对于干旱胁迫的响应差异，进一步筛选出对干旱胁迫响应差异显著的品种，建立完善的实验体系；2.2利用筛选出的抗旱差异品种，在最佳的处理浓度和处理时间下，重点分析烟草根系发育性状（一级侧根、二级侧根生物量，根长、直径）、吸水能力（导水率、活力、总表面积、活跃吸收面积）、植株生理性状（净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间co2浓度）差异，测定根系吸水能力，从根系性状和植株光合生理角度，分析生长素在干旱胁迫条件下对烟草根系发育的影响；2.3用dr5：gus构建实验材料，利用外源添加生长素和生长素极性运输抑制剂奈基邻氨甲酞苯甲酸（npa）等处理条件，研究烟草幼苗根系发育和生理变化情况，检测根茎结合处和根系的dr5::gus表达，从根系性状和植株光合生理角度，结合根系的pin表达情况，分析生长素的极性运输在干旱胁迫条件下对烟草根系发育的影响。

在以上研究的基础上，综合分析生长素参与调控植株根系发育以应对干旱胁迫影响的机制。

4. 研究创新点

1.从生长素极性运输入手，将生长素对根系发育的调控作用和对干旱胁迫的调节作用结合，从生长素极性运输对根系发育调控的角度分析生长素参与植株应对干旱胁迫的响应机制。

2.通过分析生长素转运蛋白PIN家族在干旱胁迫条件下相关基因的表达差异，以及其蛋白的亚细胞定位和功能变化，分析干旱胁迫对生长素转运蛋白功能的影响，探讨生长素转运蛋白PIN家族在生长素极性运输中的作用。

5. 研究计划与进展

2016年12月2017年3月，进行论文设计，做开题报告，准备实验材料，开始预试验；2017年3月2017年4月，建立试验体系，研究烟草根系对干旱胁迫处理的响应；2017年4月2017年5月，生长素对干旱胁迫下幼苗根系吸水和光合特性分析；2017年5月2017年6月，进行数据处理，撰写论文；2017年6月，进行论文答辩。

预计结果1. 阐明生长素对不同干旱胁迫响应型烟草幼苗在干旱胁迫条件下根系发育的影响；2. 揭示生长素参与干旱胁迫烟草根系发育的作用机理。