富氢水对小白菜硝酸钙胁迫的缓解效应及机理研究

摘要

小白菜(Brassica campestris spp.chinensis L.)作为一种重要的设施栽培经济作物在中国广泛种植。随着设施种植面积的扩大和复种年限的增加，小白菜的设施栽培出现了日益严重的连作障碍，尤其是设施土壤的次生盐渍化。土壤中过多的硝酸钙不仅严重影响小白菜的产量，还造成蔬菜体内硝酸盐含量超标，严重危害人体健康。因此本研究以小白菜为试验材料，以富氢水(HRW)的形式外源添加H2，探究H2缓解小白菜硝酸钙胁迫，降低小白菜叶片中硝酸盐含量的作用机理。主要试验结果如下: 1.硝酸钙胁迫显著抑制了小白菜幼苗的生长，主要表现在干鲜重的降低和主根长的缩短，净光合速率(Pn)的下降，活性氧含量(O2·-、H2O2)显著升高，丙二醛(MDA)含量的增加和叶片相对电导率的提高。与胁迫处理相比，外源添加HRW后，生长和光合等相关指标都显著升高，抗氧化酶活得到显著提高，活性氧含量和丙二醛含量显著下降，叶片相对电导率也随之降低。同时，外源添加HRW还显著提高了硝酸还原酶(NR)的活力，降低叶片和根中的硝酸盐(NO3-)含量。以上结果表明:HRW可以通过提高光合作用，提高抗氧化酶(SOD，POD，CAT,APX)活力，降低活性氧的积累，缓解膜脂氧化损伤，以及通过提高NR活性来降低NO3-含量两个方面来增强小白菜幼苗对硝酸钙胁迫的耐性，最终缓解小白菜幼苗的硝酸钙胁迫。 2.硝酸钙胁迫会造成小白菜渗透胁迫，代谢紊乱，影响对其他矿质元素的吸收。同时蔬菜内残留过量硝酸盐，会严重降低营养品质，对人的身体健康产生不良影响。因此，本部分研究旨在探究HRW对小白菜幼苗对硝酸盐吸收，转运和代谢的影响，为HRW在降低蔬菜硝酸盐含量，提高营养品质方面的实际生产应用提供理论基础。试验结果表明:硝酸钙胁迫下，HRW显著降低了叶片和根系中的硝酸盐含量。在叶片中，HRW处理还促进了叶片中硝酸盐还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)的活性，从而促进了NO3-的代谢，降低叶片中NO3-含量。在根中，外源添加HRW后，硝酸盐的吸收曲线和NRT1.1基因的表达的变化均没有达到显著性差异，说明HRW对硝酸盐的吸收没有明显的影响。硝酸钙胁迫下，外源HRW则显著抑制了NRT1.5基因的表达，促进了NRT1.8基因的表达。在对小白菜幼苗体内硝酸盐含量的根冠比进行统计，结果发现HRW显著提高了根冠比。此外，HRW进一步提高了小白菜叶片中抗坏血酸、可溶性蛋白和糖的含量。以上结果说明HRW通过促进叶片中硝酸盐的代谢和抑制硝酸盐向地上部的转运来降低小白菜幼苗叶片的硝酸盐含量，提高小白菜耐盐性和营养品质。最后，本试验对小白菜幼苗矿质元素吸收进行了检测，结果显示:HRW显著提高了Mg含量，进一步提高了Zn含量，说明HRW在一定程度上缓解了胁迫造成的矿质元素吸收的紊乱。

目录

声明

摘要

第一章文献综述

1设施土壤的次生盐渍化

1．1次生盐渍化的现状和特征

1．2次生盐渍化产生的原因

1．3次生盐渍化对蔬菜生长的影响

2硝酸盐的吸运、转运和代谢

2．1硝酸盐的吸收

2．2硝酸盐的转运

2．3硝酸盐的代谢

3蔬菜硝酸盐污染现状

3．1硝酸盐超标的现状

3．2硝酸盐超标原因

3．3硝酸盐超标的危害

4氢气的研究进展和应用

4．1氢气在动物中的研究进展和应用

4．2氢气在植物中的研究进展和应用

5本研究的目的和内容

第二章HRW通过提高抗氧化能力和降低NO3-含量缓解小白菜幼苗的硝酸钙胁迫

1．材料与方法

1．1材料培养

1．2材料处理

1．3富氢水的制备

1．4测定项目

1．5数据分析

2结果

2．1富氢水中氢气的含量

2．2富氢水对小白菜幼苗生长的影响

2．2富氢水对小白菜幼苗光合参数的影响

2．3富氢水对小白菜幼苗叶片膜脂损伤的影响

2．4富氢水对小白菜幼苗叶片超氧阴离子和过氧化氢积累的影响

2．5富氢水对小白菜幼苗抗氧化酶活性的影响

2．6富氢水对小白菜幼苗根系活性的影响

2．7富氢水对小白菜幼苗硝酸盐含量和硝酸还原酶(NR)活力的影响

3讨论

第三章富氢水对小白菜幼苗硝酸盐吸收、转运、代谢和矿质元素吸收的影响

1．材料与方法

1．1材料培养

1．2材料处理

1．3测定项目

1．4数据分析

2．结果

2．1富氢水对小白菜幼苗氢气含量的影响

2．2富氢水对小白菜幼苗硝酸盐含量的影响

2．3富氢水对小白菜幼苗硝酸盐吸收的影响

2．4富氢水对小白菜幼苗硝酸盐转运的影响

2．5富氢水对小白菜幼苗硝酸盐代谢的影响

2．6富氢水对小白菜营养品质和含水率的影响

2．7富氢水对小白菜幼苗矿质元素吸收的影响

3讨论

全文总结

创新之处

参考文献

致谢

攻读硕士学位之间发表论文

附录