嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗生理生化指标和根系分泌物的影响

摘要

Cu是植物生长发育所必需的微量营养元素，而过量的Cu会干扰细胞代谢和离子平衡，对植物产生毒害作用。黄瓜是对Cu敏感的一类作物，然而有些作物种类对Cu有很高的耐性和富集性，因此，可以利用嫁接技术，将作物嫁接到耐Cu性强的砧木上，以减轻Cu胁迫对黄瓜作物地上部的伤害。本研究以“黑籽南瓜”为砧木，“新泰密刺”黄瓜为接穗，采用水培试验方法，对Cu胁迫下黄瓜嫁接苗和自根苗的生长发育、生理生化代谢和根系分泌物进行比较研究，以阐明砧木嫁接影响黄瓜幼苗耐Cu性的生理机制。主要研究结果如下:
　　Cu胁迫显著抑制了黄瓜幼苗的生长，而嫁接可以显著降低Cu胁迫对黄瓜幼苗的抑制作用。在Cu胁迫下，嫁接苗叶片中叶绿素含量、类胡萝卜素含量、Gs和Ci均显著高于自根苗，因而具有较高的Pn。
　　Cu胁迫下，嫁接苗和自根苗根、茎、叶中的Cu含量均显著升高，且嫁接苗根部Cu含量显著高于自根苗，而茎和叶中的Cu含量显著低于自根苗。这表明，嫁接苗具有更高的抑制Cu输送到茎和叶片的能力，这是嫁接缓解Cu胁迫对黄瓜幼苗毒害作用一个重要机制。在Cu胁迫下，嫁接苗根系和叶片中N、K、Ca和Fe含量显著高于自根苗，幼苗处于较好的营养状态。
　　Cu胁迫下，黄瓜根系和叶片中O2·-产生速率、H2O2和MDA含量和电解质渗漏率显著升高，引起膜质过氧化，膜透性增大。嫁接苗抗氧化酶活性、游离脯氨酸和可溶性蛋白含量、抗坏血酸和谷胱甘肽含量显著高于自根苗，提高了植株清除活性氧的能力，降低了Cu胁迫下黄瓜幼苗体内膜质过氧化水平。
　　Cu胁迫下，嫁接苗根系P-H+-ATPase、P-Ca2+-ATPase、V-H+-ATPase、V-Ca2+-ATPase和V-H+-PPase活性显著高于自根苗，促进了Cu2+向液泡的运输，使Cu2+进入区域化分布而恢复生物体在高Cu2+介质中的正常生长。
　　Cu胁迫处理后，嫁接苗根系IAA、ABA和ABA/GA比值显著高于自根苗，这也是嫁接苗长势增强，耐Cu胁迫能力提高的内在原因之一。Cu胁迫下，黄瓜根系分泌的氨基酸、有机酸总量显著升高，嫁接苗根系分泌的氨基酸除苯丙氨酸和缬氨酸外均显著高于自根苗，分泌的草酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、肉桂酸、对羟基苯甲酸和苯甲酸显著高于自根苗，根系分泌物通过螯合、络合、沉淀等作用将Cu滞留在根外土壤中，降低其毒性。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 铜在植物体内的生理功能

1．2 铜在植物体内的运转

1．2．1 植物根系对铜的吸收

1．2．2 铜在植物体内的运转

1．3 铜胁迫对植物生长发育的影响

1．3．1 对植物生长发育的影响

1．3．2 对植物光合和呼吸作用的影响

1．3．3 对植物细胞结构及超微结构的影响

1．3．4 对植物酶活性和活性氧水平的影响

1．3．5 对植物膜透性的影响

1．3．6 对植物养分吸收的影响

1．4 植物对铜胁迫的抗性

1．4．1 植物根系分泌物对铜离子的限制

1．4．2 植物细胞对铜离子的限制

1．4．3 植物抗氧化防御系统的保护

1．5 嫁接及对作物的改良作用

1．5．1 嫁接技术发展

1．5．2 嫁接对作物的改良作用

1．6 本研究的目的意义

2 材料与方法

2．1 试验设计

2．2 测定方法

2．2．1 植株生长量的测定

2．2．2 根系活力的测定

2．2．3 光合色素含量的测定

2．2．4 光合参数的测定

2．2．5 膜质过氧化测定

2．2．6 保护酶活性的测定

2．2．7 可溶性蛋白含量测定

2．2．8 游离脯氨酸测定

2．2．9 抗坏血酸含量测定

2．2．10 谷胱甘肽含量测定

2．2．11 质膜和液泡膜相关酶活性测定

2．2．12 根系分泌物组分的测定

3 结果与分析

3．1 黄瓜幼苗生长

3．2 黄瓜幼苗根系活力

3．3 黄瓜幼苗光合作用

3．3．1 叶绿素和类胡萝卜素含量

3．3．2 黄瓜幼苗净光合速率

3．3．3 黄瓜幼苗气孔导度和胞问CO2浓度

3．4 黄瓜幼苗营养元素含量

3．4．1 黄瓜幼苗Cu含量

3．4．2 黄瓜幼苗N含量

3．4．3 黄瓜幼苗K含量

3．4．4 黄瓜幼苗Ca含量

3．4．5 黄瓜幼苗Mg含量

3．4．6 黄瓜幼苗Fe含量

3．5 黄瓜幼苗叶片氧化胁迫和抗氧化系统

3．5．1 黄瓜幼苗叶片O2?-产生速率和H2O2含量

3．5．2 黄瓜幼苗叶片MDA含量和电解质渗漏率

3．5．3 黄瓜幼苗叶片中游离脯氨酸和可溶性蛋白含量

3．5．4 黄瓜幼苗叶片抗氧化酶活性

3．5．5 黄瓜幼苗叶片中抗坏血酸含量

3．5．6 黄瓜幼苗叶片中谷胱甘肽含量

3．6 黄瓜幼苗根系氧化胁迫和抗氧化系统

3．6．1 黄瓜幼苗根系H2O2与MDA含量

3．6．2 黄瓜幼苗根系中抗氧化酶活性

3．6．3 黄瓜幼苗根系质膜H+-ATPase和Ca2+-ATPase

3．6．4 黄瓜幼苗根系液泡H+-ATPase、H+-PPase和Ca2+-ATPase活性

3．7 黄瓜幼苗根系内源激素含量

3．8 黄瓜幼苗根系分泌物

3．8．1 氨基酸

3．8．2 糖类

3．8．3 有机酸

3．8．4 酚酸

4 讨论

4．1 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗生长的影响

4．2 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗矿质元素吸收分配的影响

4．3 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响

4．4 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗膜质过氧化和抗氧化系统的影响

4．5 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗根系膜系统保护的影响

4．6 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗根系内源激素含量的影响

4．7 嫁接对Cu胁迫下黄瓜幼苗根系分泌物的影响

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况