黄瓜幼苗对苯丙烯酸胁迫的生理响应及外源NO的缓解作用研究

摘要

设施蔬菜己成为我国农业中不可缺少的重要组成部分。黄瓜是我国人民喜爱的重要蔬菜之一，是设施生产中的主要栽培种类。但随着有限的设施面积与市场周年需求的矛盾，黄瓜的连作现象十分普遍，连作障碍也十分严重。自毒作用(Autotoxicity)是其中重要的原因之一，已经证明黄瓜具有明显的自毒现象，并已成功地从其根系分泌物中分离和鉴定出包括苯甲酸、肉桂酸等在内的十余种生长抑制物质，这些化合物通过影响黄瓜的离子吸收、水分吸收、光合作用和呼吸作用等生理代谢过程来影响植株生长。一氧化氮(nitric oxide，NO)是一种广泛存在于生物体内的活性分子。NO作为植物中胞内和胞间的信使分子，能够调节植物的生长和发育，而且在植物体对各种生物和非生物胁迫反应的信息传递中发挥着重要的作用。迄今为止对自毒作用缓解的研究大多停留在耕作方式及合理施肥水平上，缺乏外源物质与自毒物质相互作用间的了解。本研究是在明确黄瓜根系分泌物中自毒物质对黄瓜幼苗生长、酶活性和膜透性影响的基础上，研究外源NO对黄瓜根系自毒物质苯丙烯酸的缓解作用及其机理，从而探讨缓解自毒物质对黄瓜影响的可行性，为减轻或消除黄瓜的连作障碍提供理论依据和解决途径。研究结果如下：
　　 1)为评价在日光温室条件下不同设施黄瓜基因型耐苯丙烯酸的品种间差异，以18个设施黄瓜品种为试材，采用穴盘育苗的方法，研究了外源苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长的影响。结果表明，外源苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长具有明显的抑制作用，筛选黄瓜耐苯丙烯酸基因型的适宜浓度为100μmol·L-1。从化感效应敏感指数(RI)来看，地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地下部干重、株高对苯丙烯酸胁迫较为敏感，叶绿素和根体积次之，而茎粗则影响较小。基于RI的绝对值对不同黄瓜基因型进行聚类分析，将18个黄瓜基因型分为耐性(8个基因型)、较耐(8个基因型)和敏感(2个基因型)3类。
　　 2)探讨苯丙烯酸对黄瓜的自毒作用机理，以不同黄瓜品种为材料，研究了苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长、抗氧化酶系统和活性氧代谢的影响，发现外源苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长具有很强的抑制作用，并随着胁迫浓度的增大受抑制的程度加强。抗氧化酶系统SOD、POD、CAT和APX表现为低浓度升高，高浓度下降的趋势。O2·-产生速率、H2O2含量、膜脂过氧化产物MDA含量及渗透调节物质Pro含量随着苯丙烯酸浓度的升高而显著增加，叶绿素含量显著降低，并存在着黄瓜品种间差异。
　　 3)为缓解自毒作用、打破连作障碍提供新的手段和证实外源NO对黄瓜自毒物质具有缓解作用，研究外源一氧化氮(Nitric oxide，NO)对200μmol·L-1苯丙烯酸胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗生长、抗氧化酶系统和活性氧代谢的影响。结果表明，100μmol·L-1NO供体硝普钠(Sodium nitroprusside，SNP)能显著缓解苯丙烯酸胁迫对黄瓜植株造成的伤害，可以提高幼苗的生长量，增强幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性，提高叶片叶绿素和脯氨酸(Pro)含量，降低了叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)含量和超氧阴离子(O2)产生速率。与100μmol·L-1SNP处理相比，50、200和400μmol·L-1SNP处理促进黄瓜幼苗生长、缓解叶片氧化损伤和提高保护酶的活性的作用明显或显著降低。100μmol·L-1SNP显著提高黄瓜幼苗对苯丙烯酸的耐性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1连作黄瓜的化感作用研究概况

1.1.1黄瓜的自毒作用

1.1.2不同作物对黄瓜的化感作用

1.2黄瓜化感物质的作用方式与途径

1.3黄瓜化感物质产生毒害作用的机理

1.3.1影响细胞膜透性

1.3.2影响对矿质营养和水分的吸收

1.3.3影响酶和激素的活性

1.3.4影响光合作用和呼吸作用

1.3.5对细胞分裂、伸长和亚显微结构的影响

1.4自毒作用的缓解措施

1.4.1深耕土壤、合理施肥

1.4.2合理轮作和间套作

1.4.3因地制宜、合理施肥、增施有机肥

1.4.4微生物制剂的施用

1.4.5嫁接或提高作物自身的抗性

1.5研究内容与意义

1.5.1研究内容

1.5.2研究意义

第二章引 言

第三章设施黄瓜幼苗耐苯丙烯酸胁迫的品种间差异

3.1材料与方法

3.1.1试验材料

3.1.2试验设计

3.1.3测定项目与数据处理

3.2结果与分析

3.2.1苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长的影响

3.2.2苯丙烯酸胁迫下，不同基因型黄瓜幼苗的化感效应敏感指数比较

3.2.3黄瓜苗期化感效应敏感指数的相关性分析

3.2.4不同耐苯丙烯酸黄瓜基因型的聚类分析

3.3讨论

第四章苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗抗氧化酶系统及活性氧代谢的影响

4.1材料与方法

4.1.1试验材料

4.1.2试验方法

4.1.3测定方法

4.1.4统计方法

4.2结果与分析

4.2.1苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长的影响

4.2.2苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片SOD活性的影响

4.2.3苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片POD活性的影响

4.2.4苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片CAT和APX活性的影响

4.2.5苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片超氧阴离子(O2)产生速率的影响

4.2.6苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片H2O2含量的影响

4.2.7苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响

4.2.8苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片丙二醛(MDA)含量的影响

4.2.9苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗叶片脯氨酸(Pro)含量和可溶性糖含量的影响

4.3讨论

4.3.1黄瓜幼苗生长对苯丙烯酸胁迫的响应

4.3.2黄瓜幼苗抗氧化酶系统及活性氧代谢对苯丙烯酸的生理反应

第五章外源—氧化氮对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗生长及活性氧代谢的影响

5.1材料与方法

5.1.1试验材料

5.1.2试验方法

5.1.3测定方法

5.1.4统计方法

5.2结果与分析

5.2.1外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗生长的影响

5.2.2外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

5.2.3外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片超氧阴离子(O2)产生速率的影响

5.2.4外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片H2O2含量的影响

5.2.5外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响

5.2.6外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片脯氨酸(Pr)含量的影响

5.2.7外源NO对苯丙烯酸胁迫下黄瓜幼苗叶片丙二醛(MDA)含量的影响

5.3讨论

第六章主要结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表文章