库拉索芦荟（Aloe vera L.）对盐胁迫的响应和硅对其盐害的缓解效应

摘要

芦荟(Aloe L.)是典型的旱生植物(xerophyte)，在医药、食品、日用化学品工业以及观赏园艺中具重要价值。根据生物学特性，芦荟属于淡土植物(glycophyte)而非盐生植物(halophyfe)。迄今，对芦荟在盐胁迫下的响应研究很少。本文研究了库拉索芦荟(A.vera L．)对盐胁迫的响应和硅(Si)对其盐害的缓解效应，以为芦荟在盐渍化土地上的栽培和利用微咸水或再生水灌溉提供科学理论和技术支持，取得了如下结果： 以7叶龄库拉索芦荟幼苗砂培120d的结果表明，芦荟的生长与所浇灌溶液的含盐量有密切关系。200 mmol／L NaCl显著抑制芦荟根系和叶片生长及抽葶开花，100mmol／LNaCl对其生长开花的抑制作用显著减轻，50mmol／LNaCI处理与对照(Contr01)则无显著差异。盐胁迫对库拉索芦荟全叶原汁出汁率及理化性质的影响与其对生长开花的影响相似，其中50、100 mmol／LNaCI处理间多数指标值无显著性差异，与Control相比多数指标值处于有益水平。库拉索芦荟具有微咸水灌溉栽培的潜势，其耐盐性在淡土植物中属于耐盐类型，不影响芦荟生长的外界盐浓度在50-100mmoL，LNaCl之间。用0、50、100、200和400 mmol/L的NaCl处理库拉索芦荟幼苗30d，分析了盐胁迫对其K<'+>、Na<'+>和Cr<'->吸收、运输与分配的影响。结果表明，与Control相比，NaCl浓度≥100 mmol／L，芦荟根、茎、叶的K<'+>含量显著下降，：Na<'+>和C1<'->尤其是Na<'+>含量显著增大，K<'+>／Na<'+>大幅减小，AS<,k>N<,a>极显著增大，根、茎、叶中的离子平衡均受到显著干扰，但50mmol／L的NaCl胁迫对芦荟离子吸收、运输和分配的影响较小，根、茎、叶中均可保持较好的离子平衡，相当于此一盐浓度的微咸水可直接灌溉芦荟。不同浓度NaCl胁迫对库拉索芦荟多胺(PA)含量和状态及多胺氧化酶(PAO)活性影响的实验结果表明，NaCI胁迫24d，芦荟根中PA含量的变化显著大于叶中，且出现时间显著早于叶中，但根和叶对不同浓度NaCl胁迫的响应差别较大。50mmol／LNaCl胁迫下，芦荟根中多胺总含量(Total PA)显著升高，NaCl浓度≥100mmol／L的各处理均显著下降，而叶中Total PA只在400 mmol／LNaCl处理时显著下降。芦荟根中的游离态多胺(F-PA)和高氯酸可溶性多胺(PSC-PA)含量均对盐胁迫响应敏感，叶中只有F-PA含量对盐胁迫响应敏感，根和叶中的高氯酸不可溶性多胺(PISC-PA)含量在盐胁迫下稳定性强。NaCI浓度≥100 mmol／L，芦荟根和叶中的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)含量均随NaCI处理的浓度增大而极显著下降，游离态多胺总含量(F-Total PA)的动态变化受Put含量变化的支配，尸胺(Cad)／Spd可较好地反映芦荟体内不同种类多胺含量与盐胁迫强度的关系。NaCl胁迫下，芦荟根和叶中多胺氧化酶(PAO)活性的动态变化趋势相似，均随胁迫时间的延长而显著升高。PAO活性升高是导致盐胁迫下芦荟体内多胺含量下降的重要因子之一。 在温室中砂培长期(120 d)的实验结果表明，浇灌的溶液中加Si 2.0 mmol／L明显缓解100、200 mmol／L NaCl胁迫对芦荟生长的抑制作用，使芦荟单叶鲜重和单株叶干重明显增加，单株根干重极显著增加。100 mmol／L NaCl胁迫30 d，与不加Si的处理相比，加Si 2.0 mmol／L促进芦荟叶中维管组织发育，提高维管组织中大型薄壁细胞的蒽醌类化合物含量，抑制盐胁迫下根和叶中的多糖、抗坏血酸(AsA)含量及超氧化物岐化酶(SOD)活性的下降，加Si效应在芦荟根中显著大于叶中。透射电镜下的观察结果并表明，外源Si对NaCl胁迫下芦荟叶绿体超微结构具显著保护作用。含盐量相当于100 mmoI／g NaCl的微咸水，添加可溶性Si 2.0 mmol／L可安全地灌溉芦荟。 100 mmol／L NaCl胁迫30 d，与不加Si的处理相比，+Si 2.0 mmol／L显著降低NaCl胁迫下库拉索芦荟根、茎、叶中的Na<'+>和Cl<'->含量，提高K<'+>含量和K+／Na<'+>，促进根对K<'+>的选择性吸收(AS<,K,Na>)和K<'+>向地上部的选择性运输(TS<,K,Na>)，维持植株体内的离子稳态。根尖和叶片横切面的x-射线能谱微区分析进一步证实这一结果。同时，外源Si保护盐胁迫下芦荟根尖皮层组织细胞的超微结构，抑制根系脱氢酶活性下降，提高芦荟根尖细胞质膜H<'+>-ATPase、液泡膜Hm<'+>-ATPase和H<'+>-PPase的活性。利用电镜-细胞化学技术的研究结果还表明，NaCl 100 mmol／L胁迫30 d，浇灌的溶液中加Si 2.0 mmol／L显著增强芦荟叶同化组织细胞中胞问连丝、液泡膜、质膜和线粒体上的ATPase活性，尤其是在胞间连丝和液泡膜上。盐胁迫下外源Si改善芦荟生长的原因之一在于Si增强芦荟根和叶中这些决定离子选择性吸收与运输的重要酶类的活性。 NaCl 100 mmol／L胁迫下，加Si2 mmol／L比不加Si芦荟的叶绿素a含量高，叶绿素a／b极显著增大，叶绿素初始荧光的上升及最大荧光与可变荧光的下降受到抑制，PSⅡ潜在化学活性显著提高。盐胁迫下芦荟体内多胺含量的下降与对生长的抑制相一致，是芦荟盐害的重要指标之一。盐胁迫下加Si处理，芦荟根中的总多胺和3种状态多胺的含量显著提高，但在叶中只有游离态F-Put含量显著增加，根中的F-Total PA和F-Spd含量随处理时间延长而稳定升高，叶中F-Total PA、F-Put及F-Spd含量随时间延长而上升的幅度最大。Nacl胁迫下芦荟根和叶中PAO活性的上升受到外源si的显著抑制，提高其在盐胁迫下抗离子毒害和渗透胁迫的能力。 盐胁迫下外源Si降低芦荟根和叶中超氧阴离子(O-．)产生速率和过氧化氢(H<,2>O<,2>)含量，提高抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性，抑制膜脂质过氧过产物-丙二醛(MDA)的积累和电解质外渗，说明外源Si对盐胁迫下芦荟活性氧清除系统具保护作用，可缓解盐胁迫诱导的膜脂质过氧化。盐胁迫下外源Si的这些效果是Si改善芦荟离子吸收与分配，促进生长发育的综合结果。

目录

文摘

英文文摘

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引言

第一章 文献综述

第二章 库拉索芦荟(Aloe vera）对盐胁迫的响应

第三章 硅对库拉索芦荟盐害的缓解作用及其机制

第一节 硅改善盐胁迫下库拉索芦荟生长、离子吸收与分布

第二节 NaCL胁迫下芦荟叶同化组织细胞中ATPase活性超微结构定位及外源Si的作用

第三节 Si对NaCL胁迫下库拉索芦荟叶绿素含量、叶绿素荧光参数和叶绿体超微结构的影响

第四节 硅对盐胁迫下库拉索芦荟多胺含量和状态及多胺氧化酶活性的影响

第五节 硅对盐胁迫下库拉索芦荟活性氧清除系统及活性成分积累的影响

第四章 全文讨论与结论

参考文献

攻读博士学位期间论文发表情况及参加过的学术会议

致谢