标题：基因型适应
基因型适应
简介又称达尔文适应值或适合度.某一基因型个体与其他基因型个体相比时能够存活并留下后代的能力.一般用W或w表示.是对自然选择进行定量研究的重要参数.通常将适应值的最高值定为1。　　案例　　通过河南省1984年小麦品种联合区试21点的产量资料,分析了品种,地点和品种×地点的互作效应,分别找出了八个基因型的特别适应区。通过特别适应区中平均产量比较,八种基因型可分为三类:(1)450公斤/亩以上的有偃师9号和洛阳7602。偃师9号是一个高产、稳产及特别适应区较多的品种,能在多种生态类型区发挥出最大生产潜力;(2)425公斤/亩以上的有百农79—2和80—B_2,两者生产能力相同,但80—B_2比百农79—2的特别适应区多,稳产性不但比百农79—2好,而且比所有参试品种都好;(3)其余四种基因型的产量低于425公斤/亩,不作进一步比较。 　镉（Cd）是对人类和动植物具有强烈毒害作用的重金属，且是已知的危害最严重的农田污染类型之一。植物对Cd的积累和耐性种间和品种间存在着明显的差异，因此，筛选耐Cd且食用器官Cd积累量低的作物品种，是有效利用自然资源和保证农产品安全生产的重要途径。同时，作物对Cd吸收与积累已证明也与环境和栽培因子有关，因此改进农艺条件也可望降低作物对Cd吸收与积累。但目前有关作物Cd耐性、吸收与累积基因型差异的机理尚不十分清楚，从而限制了相关育种与栽培工作的开展。本研究在明确大麦籽粒重金属含量的基因型差异及基因型和环境效应的基础上，系统地研究了Cd抑制大麦生长和产量形成以及Cd耐性和吸收及积累基因型差异的生理机理，并探索了减少大麦Cd胁迫和吸收的化学调控技术。 　1、大麦籽粒有毒重金属含量的基因型差异及与土壤因子的关系利用多品种多环境试验，测定分析了浙江省不同地区大麦籽粒重金属的含量。结果表明，部分地区大麦籽粒的Cd和Cr含量接近或超过安全临界值，这与当地土壤有效Cd和Cr含量高、pH低相偶联。籽粒重金属含量的基因型效应亦达显著水平，且环境与基因型存在着显著的互作效应，启示出特定地区选择适宜品种的重要性。大麦籽粒中Cd、Zn、Cr和Mn含量相互间呈显著的正相关，说明有可能筛选培育出多种重金属低积累型的品种（系）。根据试验结果，建立了籽粒Cd、Zn、Cr和Mn浓度与其土壤有效态含量的回归方程，可用于确定安全大麦生产的土壤重金属临界水平。 　2、镉胁迫对大麦生长和镉及养分吸收影响的基因型差异 　研究了不同Cd水平对大麦幼苗吸收和积累Cd和几种矿质元素及植株生长的影响。结果表明，1μMCd处理显著降低麦苗株高、绿叶数、叶绿素计读数、地上部和根系干重，显著抑制植株对Zn、Mn、Cu的吸收和累积；基因型之间差异显著，无芒六棱受害最重，米麦114、农大3号和浙农1号受害相对较轻。麦苗Cd含量和累积量，以浙农1号最高，米麦114最低。相关分析表明，麦苗生物量与地上部Cd含量、累积量及根系Cd含量呈显著负相关，其中尤以与地上部Cd含量的相关性最强，与根系Cd累积量无显著相关。3、大麦镉吸收动力学的基因型差异 　以Cd耐性不同的基因型为试验材料，研究了大麦Cd吸收动力学的基因型差异。结果表明，对Cd的吸收，4个参试品种都符合Michaelis-Menton模型，且品种间根系的Km、Vmax和茎叶的Vmax无显著差异，但茎叶的Km值耐Cd品种显著高于Cd敏感品种，其中米麦114的Km值比无芒六棱高1.3倍，说明Cd从根系向茎叶的转运率可能是影响大麦Cd耐性的重要因素。籽粒Cd含量与Cd处理水平的回归分析表明，4个品种的模型相似，用双倒数回归分析法未能建立Michaelis-Menton回归模型。因此，可以认为，籽粒Cd积累并非是简单的线性吸收转移过程。抽穗期遮光降低光强和蒸腾强度对籽粒Cd的积累无显著影响，去芒处理籽粒Cd含量减少，均启示出茎叶中Cd向籽粒的转运是非木质部途径的。植株根、茎叶中Cd积累量，随Cd处理水平与生育进程而增加，且品种间有显著差异，以无芒六棱最高，米麦114最低。Cd积累量的籽粒/（地上部+地下部）比随Cd处理浓度提高而增加，且5μM处理中品种间差异显著，米麦114显著高于浙农大3号和浙农1号。从米麦114的茎叶和根Cd浓度小于其它3个品种，而籽粒Cd浓度反而较高上看，大麦籽粒的Cd含量主要决定于Cd从木质部再运输到穗韧皮部的能力。另外，还建立了籽粒Cd含量与根、茎叶Cd含量的回归模型，并计算了安全大麦生产不同生育期根、茎叶Cd含量的临界水平。4、镉胁迫对大麦光合特性影响的基因型差异 　Cd胁迫显著影响大麦的光合作用及叶绿素荧光，5μMCd处理显著降低光合叶面积、叶绿素含量、SPAD值和净光合速率（Pn），减少光合产物积累；显著降低最大荧光产量（Fm）、PSII光化学效率（Fv/Fm）及PSII光合电子传递量子效率（ФPSII），且随Cd处理时间的延长而显著加重。与叶绿素b相比，叶绿素a对Cd胁迫更敏感。基因型间差异显著，Cd敏感基因型无芒六棱受抑制最严重，耐Cd品种浙农1号、浙农大3号和米麦114表现出相对较强的抗性。由结果可得，Cd胁迫降低叶绿素含量、Fv/Fm比值和ФPSII，破坏了气孔的生理功能，从而导致净光合速率的显著下降，耐Cd基因型在这些光合与荧光特性上对Cd表现为相对较强的耐性。5、镉胁迫对大麦膜脂过氧化及抗氧化酶系统影响的基因型差异 　研究了Cd胁迫对不同大麦品种SOD、POD、CAT酶活性和MDA含量的影响。结果表明，1和5μMCd处理显著增加大麦功能叶SOD、POD和CAT酶活性，并导致MDA含量增加（p0.05），上述效应随Cd处理浓度提高而加重，在5μMCd处理中也随时间延长而加剧。除CAT活性，其它参数品种间差异显著，高浓度Cd处理（5μM），Cd敏感品种无芒六棱SOD、POD活性增幅最低、MDA含量积累最多，受抑制最严重，耐Cd品种浙农1号、浙农大3号和米麦114表现出相对较强的抗性。可以认为，Cd胁迫导致大麦细胞膜过氧化产物MDA累积，加剧膜脂过氧化，但同时伴随SOD、POD和CAT活性提高，对Cd毒害产生适应性保护反应。这种反应的品种间差异部分可以说明它们在耐Cd性上的差异。6、大麦氨基酸、谷胱甘肽和抗坏血酸含量对镉胁迫反应的基因型差异 　ASA含量随Cd处理水平提高而降低，其中以Cd敏感品种无芒六棱受抑制较重。GSH含量与Cd的处理浓度和处理时间及植株器官有关，根系GSH含量，0.5μMCd处理5d，浙农大3号比对照高15.6%，而无芒六棱仅增加5.0%；在5μMCd处理中，两品种均表现含量显著下降。茎叶GSH含量，Cd处理与对照无显著差异。Cd处理10d，植株各器官的GSH含量随Cd处理浓度增加而下降，抑制效应不同器官依次为：根茎叶，Cd敏感基因型无芒六棱受抑制程度显著大于耐Cd基因型浙农大3号。Cd胁迫处理显著增加根系游离氨基酸含量，同时显著降低茎、叶中游离氨基酸含量（5μMCd处理）。Cd胁迫对游离氨基酸含量的影响也因氨基酸种类和植株器官有关。幼苗茎、叶中谷氨酸（Glu）含量，Cd处理后变化趋势两基因型一致，但影响程度有显著差异。上述结果表明，GSH、ASA及某些氨基酸如Pro、Glu可能参与大麦Cd解毒作用，体内维持较高水平Pro、Glu、GSH、ASA含量可能是浙农大3号耐Cd性较强的一个主要生理原因。7、锌和抗坏血酸对大麦镉毒害的缓解效应 　采用半固体琼脂培养试验，研究了Zn、ASA对大麦Cd毒害的缓解效应。Cd胁迫培养液中加入300mMZn或250mgL-1ASA，对Cd的毒害有一定缓解作用，在1和5μMCd水平下毒害基本解除，50μMCd水平下毒害减轻，特出表现为MDA含量降低和生物量积累增加。但增加ASA导致Cd从根系向地上部茎叶转移增加，因此，它不宜用于Cd污染区食用作物的Cd毒缓解剂。