耐盐砧木嫁接提高茄子(Solanum melongena L.)幼苗耐盐性的生理机制研究

摘要

茄子(Solanum melongena L.)是一种对盐分中等敏感的蔬菜作物，盐渍条件下茄子的生长发育和产量会受到严重影响.嫁接栽培可有效提高茄子的抗逆性，在生产中广泛应用。但有关茄子嫁接的研究主要集中在抗病性和抗冷性方面，对嫁接提高茄子耐盐性的研究较少，而土壤盐次生渍化已成为蔬菜设施栽培的主要限制因子，严重阻碍了蔬菜设施栽培的可持续性发展。因此，进行茄子嫁接栽培及探讨嫁接提高茄子耐盐机理的研究，对茄子生产具有重大意义.本研究以从日本引进的茄子设施栽培专用品种'Torvum Vigor'(Solanum torvum Swartz)为砧木，南京地区常用栽培品种‘苏崎茄’为接穗，采用营养液培和基质培相结合的栽培方法，对NaCl胁迫下茄子嫁接苗和自根苗的生长发育、生理生化代谢进行了比较，以阐明砧木嫁接影响茄子幼苗耐盐性的生理机制，主要研究结果如下： 1.对引进砧木品种'Torvum Vigor'的生物学特性进行了观察并分析了其耐盐性。结果表明，该砧木植株根系发达，生长势极强，当年种植8月底开花结果，花色白色，花序簇生，结果数量多，果实较小，具有野生茄子的形态特性，南京地区露地栽培不易留种。80 mmol/LNaCl胁迫下，与栽培品种‘苏崎茄，种相比，供试砧木生长受抑制程度较低，根系活力较强，盐害指数较低，根系Na+和Cl-含量较高，而叶片Na+、Cl-含量较低，耐盐性优于栽培品种‘苏崎茄’. 2.研究了80 mmol/LNaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗生长和光合特性的影响，结果表明，NaCl胁迫显著降低茄子幼苗生物量、叶绿素a和b含量、净光合速率(Pn)，蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)，对类胡萝卜素含量影响不大，气孔限制值(Ls)显著升高，胞间CO2浓度(Ci)先降低后升高.在相同胁迫条件下，嫁接苗的Pn、光合色素含量、Tr和Gs显著高于自根苗.嫁接苗生长受NaCl胁迫抑制程度小于自根苗，这与嫁接苗在NaCl胁迫下保持较高的净光合速率有关。 3.用营养液栽培，对80 mmol/L NaCl胁迫下茄子嫁接苗和自根苗的离子吸收和分布进行了比较。结果表明，地上部除叶柄外各部位Na+、Cl-含量均显著低于自根苗，嫁接苗根部贮存一定量的Na+、Cl-；NaCl胁迫后嫁接苗在幼叶和根部保持高K+/Na+值和Ca2+/Na+值；嫁接苗根部选择吸收SK，Na、SCa，Na值和幼叶选择运输SK，Na、SCa，Na值均显著高于自根苗。从离子分布看，嫁接茄子的耐盐机制主要在于根部贮存Na+、Cl-以减小地上部的盐离子毒害和K+、Ca2+在幼叶和根部的特异积累。 4.在营养液栽培条件下，对80 mmol/LNaCl胁迫下茄子嫁接苗和自根苗叶片抗氧化酶活性、有机渗透调节物质含量、活性氧代谢和膜脂过氧化进行了比较，结果表明，NaCl胁迫下，茄子嫁接苗和自根苗叶片SOD活性下降，POD和CAT活性胁迫前期升高，后期降低。嫁接苗抗氧化酶活性和渗透调节物质含量均显著高于自根苗，而O2*-生成速率、H2O2和MDA含量则显著低于自根苗.NaCl胁迫增加了嫁接苗和自根苗叶片膜脂过氧化程度，但是，嫁接苗受NaCl胁迫的影响小于自根苗，NaCl胁迫下较高的抗氧化酶活性、有机渗透调节物质含量和较低的氧化损伤与嫁接苗较强的耐盐性有关。 5.在基质栽培下，研究了100 mmol/L NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗AsA-GSH循环中有关酶活性的影响。结果表明，NaCl胁迫可诱导叶片中H2O2的产生，导致膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的积累，嫁接苗叶片中H2O2和MDA的含量显著低于自根苗。在NaCl胁迫下，嫁接苗叶片中谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性上升，自根苗下降；NaCl胁迫促进了嫁接苗还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的合成，嫁接苗叶片中AsA和GSH的含量显著高于自根苗。由此认为，嫁接苗耐盐性优于自根苗的原因在于嫁接苗保持较快的AsA-GSH循环，从而保证GSH和AsA的再生以减轻氧化损伤. 6.用营养液栽培，研究了80 mmol/L NaCl胁迫下茄子嫁接苗和自根苗叶片多胺代谢和ABA含量的变化.结果表明，在NaCl胁迫下，茄子嫁接苗3种不同形态多胺(游离态、结合态和束缚态)和ABA含量均显著高于自根苗。NaCl胁迫显著增加了叶片精胺和ABA含量；腐胺和亚精胺含量在胁迫前期上升，后期下降。嫁接苗的腐胺和亚精胺含量降低幅度低于自根苗，而精胺和ABA含量上升幅度则高于自根苗。嫁接苗多胺代谢受NaCl胁迫的影响小于自根苗，NaCl胁迫下ABA的快速积累和保持相对高的叶片多胺含量与嫁接苗耐盐性有关。 7.采用高压液相色谱法对80 mmol/L NaCl胁迫下营养液栽培茄子嫁接苗和自根苗根系多胺代谢的差异进行了研究.结果表明，胁迫2d时，嫁接苗根系游离态亚精胺和结合态多胺含量显著高于自根苗，游离态腐胺和束缚态多胺显著低于自根苗，游离态精胺含量两者无显著差异。胁迫10 d时，自根苗3种形态的多胺含量均下降，显著低于对照植株，而嫁接苗根系游离态精胺、结合态腐胺和束缚态多胺含量显著高于对照植株。NaCl胁迫显著提高了茄子嫁接苗和自根苗根系多胺氧化酶的活性，自根苗增加幅度显著高于嫁接苗。以上结果表明，嫁接苗胁迫初期根系结合态多胺的迅速积累及胁迫后期保持较高的精胺含量有利于其耐盐性的提高。

目录

文摘

英文文摘

前言

论文说明：缩略语

声明

文献综述

1设施土壤次生盐渍化现状及其治理途径

1.1设施土壤次生盐渍化现状

1.2设施土壤次生盐渍化治理途径

2盐胁迫对蔬菜作物的影响和植物耐盐机理

2.1盐胁迫对蔬菜作物的影响

2.2植物的耐盐机理

3嫁接在蔬菜作物上的作用及其提高耐盐性的研究进展

3.1嫁接在蔬菜作物上的作用

3.2嫁接提高耐盐性研究概况

第一章供试砧木的生物学特性和耐盐性分析

1.材料与方法

1.1材料

1.2方法

1.3数据处理

2.结果与分析

2.1砧木的生物学特性调查

2.2砧木的生长势和始花期

2.3砧木和栽培种‘苏崎茄’盐害指数的比较

2.4 NaCl胁迫下砧木和‘苏崎茄’生物量、离子含量和根系活力的比较

3.结论

第二章NaCl胁迫对茄子嫁接苗生长和光合特性的影响

1.材料与方法

1.1材料

1.2方法

1.3数据处理

2.结果与分析

2.1 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗生长的影响

2.2 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗叶片光合色素的影响

2.3 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗光合特性的影响

3.讨论

第三章NaCl胁迫对茄子嫁接苗离子分布的影响

1材料及方法

1.1材料

1.2方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 NaCl胁迫对嫁接茄子幼苗各器官中离子分布的影响

2.2 NaCl胁迫对嫁接茄子幼苗离子选择性吸收和运输的影响

3讨 论

第四章NaCl胁迫对茄子嫁接苗抗氧化酶活性和有机渗透调节物质的影响

1材料与方法

1.1供试材料

1.2研究方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 NaCl胁迫对自根苗和嫁接苗叶片SOD活性的影响

2.2 NaCl胁迫对自根苗和嫁接苗叶片POD活性的影响

2.3 NaCl胁迫对自根苗和嫁接苗叶片CAT活性的影响

2.4 NaCl胁迫对自根苗和嫁接苗有机渗透调节物质含量的影响

2.5 NaCl胁迫对自根苗和嫁接苗膜脂过氧化的影响

3讨论

第五章NaCl胁迫对茄子嫁接苗抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2试材培育及处理

1.3测定项目及方法

1.4数据处理

2结果与分析

2.1 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗叶片GR和APX活性的影响

2.2 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗叶片GSH和GSSG含量及GSH/GSSG比值的影响

2.3 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗叶片AsA和DAsA含量及AsA/DAsA比值的影响

2.4 NaCl胁迫对茄子嫁接苗和自根苗叶片MDA和H2O2含量的影响

3讨论

第六章NaCl胁迫对茄子嫁接苗多胺和ABA的影响

第一节NaCl胁迫对嫁接茄子叶片多胺和ABA的影响

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

第二节NaCl胁迫对茄子嫁接苗根系多胺代谢的影响

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

全文讨论

1.关于砧木的生物学特性和耐盐性

2.离子的吸收分布与茄子嫁接苗耐盐性的关系

3.盐胁迫下嫁接苗与自根苗生长与光合作用的比较

4.氧化损伤与茄子嫁接苗的耐盐性的关系

5.多胺代谢与嫁接苗的耐盐性关系

6.ABA与嫁接苗耐盐性的关系

全文结论

创新之处

参考文献

博士期间发表的学术论文

致谢