三种外源物质对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

摘要

设施番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)栽培中,土壤次生盐渍化程度不断加重,导致番茄产量和品质下降,已成为设施栽培的限制性因素和设施生产可持续发展的严重障碍。本研究以‘金棚一号’番茄为试验材料,采用外源添加细胞分裂素(CTK)和GABA(γ-aminobutyric acid)对番茄幼苗进行处理,在幼苗长至5叶1心时进行生长及活性氧(ROS)指标的测定,同时利用叶绿素成像荧光仪(Mini-Imaging-PAM)进行番茄叶片叶绿素荧光参数测定,探讨了外源CTK、GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗活性氧代谢及光合作用之间的关系,为提高番茄的抗盐性提供理论依据。主要研究结果如下:
　　 1.采用营养液水培法,研究了不同浓度(10-30mg·L-1)外源细胞分裂素N-苯基-N’-(2-氯-4-吡啶基)脲(CPPU)和6-苄基腺嘌呤(6-BA)对NaCl胁迫下番茄幼苗ROS及叶绿素荧光的影响。结果表明,NaCl胁迫处理导致番茄幼苗ROS生成速率和超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著增加,但抗氧化酶活性的提高幅度低于ROS的积累速度,最终导致番茄幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)能力降低；营养液添加CPPU和6-BA在一定程度上均可缓解NaCl对番茄幼苗的伤害,但存在明显浓度效应,其中20mg·L-1CPPU处理效果最好,其次为30mg·L-16-BA处理；在20mg·L-1 CPPU和30mg·L-16-BA处理下,番茄幼苗叶片和根系超氧阴离子自由基(O2-)产生速率、丙二醛(MDA)含量显著低于NaCl处理,而SOD、POD、CAT活性和光合性能却显著提高。
　　 2.采用营养液水培法,研究了外源20mg·L-1 CPPU对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、Na+和Cl-含量、ROS代谢和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,外源CPPU显著提高了NaCl胁迫下幼苗的生长量,显著降低了根系Na+和Cl-的含量,显著提高了叶片和根系SOD、POD、CAT、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,显著降低了叶片和根系O2产生速率、过氧化氢(H2O2)、MDA、抗坏血酸(AsA)含量以及叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量,同时叶绿素荧光参数实际光化学效率(Fv／Fm)、PSⅡ实际量子效率(φPSⅡ)、光合电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)和叶绿素含量显著提高,而非光化学淬灭系数(NPQ)显著降低。
　　 3.研究了NaCl胁迫下外源GABA浸种处理对种子萌发、ROS代谢及叶绿素荧光的影响。结果表明:NaCl胁迫下,外源GABA处理能够提高番茄种子萌发和幼苗的耐盐性,但存在一定的浓度效应,其中10 mmol·L-1 GABA浸种处理效果最好。10 mmol·L-1 GABA浸种处理显著促进了NaCl胁迫下番茄种子的萌发和生长,并显著降低了NaCl胁迫下番茄幼苗根系和叶片ROS(O2-、H2O2)的产生、MDA的积累,显著提高了抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性；同时幼苗叶片Fv／Fm、φPSⅡ、ETR和qP显著提高,而NPQ显著降低,维持较高的光系统Ⅱ活性。
　　 4.研究了外源5 mmol／L GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、ROS代谢、叶绿素含量及荧光参数的影响,探讨外源GABA增强番茄耐盐性的生理机制。结果表明:在正常营养液中添加外源GABA对番茄幼苗的生长、叶片CAT、叶片ASA、H2O2和MDA含量影响不大,但显著提高了SOD、POD、根系CAT、APX和GR:此外,叶绿素含量、Fv／Fm和NPQ没有发生显著变化,而ETR、φPSⅡ和qP明显提高；NaCl胁迫下,外源GABA明显提高了番茄生物量、叶片SOD、根系POD、根系CAT、叶片APX、叶片GR的活性以及叶片AsA含量,减少了O2、H2O2和MDA的积累,但对根系SOD、叶片POD、叶片CAT、根系APX、根系GR和GSH含量影响不明显；外源添加GABA处理显著提高了盐胁迫下叶绿素含量、Fv／Fm、ETR、φPSⅡ和qP,而NPQ显著降低,维持较高的光系统Ⅱ活性。

目录

文摘

英文文摘

英文缩写及中英文对照表

1 引言

1.1 盐胁迫对植物的伤害机理

1.1.1 盐胁迫与活性氧

1.1.2 盐胁迫与光合作用

1.2 外源物质在植物抗逆方面的研究进展

1.2.1 细胞分裂素

1.2.2 GABA

1.3 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 试验材料培养与处理

2.1.1 试验一:不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

2.1.2 试验二:外源CPPU对盐胁迫下番茄活性氧和叶绿素荧光的影响

2.1.3 试验三:NaCl胁迫下外源GABA对番茄种子萌发、幼苗活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

2.1.4 试验四:外源GABA对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响

2.2 试验方法

2.2.1 幼苗生长及鲜重、干重的测定

2.2.2 酶活性的测定

2.2.3 O2-、MDA和H2O2含量的测定

2.2.4.抗氧化物质含量的测定

2.2.5 叶绿素含量的测定

2.2.6 叶绿素荧光参数的测定

2.2.7 盐害指数测定

2.2.8 Na+、Cl-离子含量的测定

2.3 数据处理

3 结果与分析

3.1 不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

3.1.1 不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对NaCl胁迫下番茄幼苗O2-产生速率和MDA含量的影响

3.1.2 不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对NaCl胁迫下番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

3.1.3 不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片叶绿素荧光的影响

3.2 外源CPPU对盐胁迫下番茄活性氧和叶绿素荧光的影响

3.2.1 NaCl胁迫下外源CPPU对幼苗生物量的影响

3.2.2 NaCl胁迫下外源CPPU对幼苗离子含量的影响

3.2.3 NaCl胁迫下外源CPPU对叶片和根系O2-产生速率和H2O2含量的影响

3.2.4 NaCl胁迫下外源CPPU对叶片和根系抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性的影响

3.2.5 NaCl胁迫下外源CPPU对叶片和根系AsA,GSH含晕及APX,GR活性的影响

3.2.6 NaCl胁迫下外源CPPU对叶片和根系MDA含量的影响

3.2.7 外源CPPU对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片叶绿素荧光参数及叶绿素含量的影响

3.3 NaCl胁迫下外源GABA对番茄种子萌发、幼苗活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

3.3.1 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗种子发芽率及胚根长度的影响

3.3.2 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗盐害指数的影响

3.3.3 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗O2产生速率、H2O2和MDA含量的影响

3.3.4 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

3.3.5 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

3.4 外源GABA对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响

3.4.1 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗生长的影响

3.4.2 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片和根系抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性的影响

3.4.3 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片和根系AsA,GSH含量及APX,GR活性的影响

3.4.4 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片和根系O2产生速率、H2O2和MDA含量的影响

3.4.5 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响

3.4.6 外源GABA对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

4 讨论

4.1 不同浓度细胞分裂素(CPPU和6-BA)对番茄对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

4.2 外源CPPU对盐胁迫下番茄活性氧和叶绿素荧光的影响

4.3 NaCl胁迫下外源GABA对番茄种子萌发、幼苗活性氧代谢及叶绿素荧光的影响

4.4 外源GABA对盐胁迫下番茄活性氧代谢及叶绿素荧光参数的影响

5 结论

参考文献

在读期间发表的论文

作者简历

致谢

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