生长素对淹水胁迫下盐地碱蓬不定根产生的影响

摘要

随着全球气候的变化,海平面上升,沿海滩涂土地面临淹水的威胁。加之极端恶劣天气的频发,暴雨洪水也是威胁了依赖土地生存的植物的生长。我国有大面积的沿海滩涂土地,如何利用好滩涂土地,开发滩涂土地先锋植物,对于提高我国土地利用率、发展滩涂经济,有着重要的意义。对于滩涂土地上生长的植物来说,主要的威胁就是淹水。植物在淹水胁迫下会发生一系列的生理生化和形态上的改变,来应对胁迫对植物生长造成的伤害。淹水胁迫对植物造成的最主要的危害是使植物根系缺氧。对于绝大多数植物来说,当发生淹水胁迫时,植物体在淹水发生的部位都会产生不定根,以此来缓解根系缺氧的状况。而不定根的产生主要是受到了生长素的调节。因此,本文利用生长于海滨的盐地碱蓬(Suaeda salsa)作为实验材料,探究了生长素对于淹水胁迫下盐地碱蓬不定根产生的影响,以及引起的盐地碱蓬抗氧化保护系统活性的变化和内源激素水平的变化,为更好地开发盐地碱蓬的经济价值、改良沿海滩涂土地、提高滩涂土地植物的存活率提供一定的理论依据。
　　主要的实验结果如下:
　　1、淹水胁迫显著抑制了盐地碱蓬的生长,施加一定浓度的NAA和IBA对于缓解淹水胁迫对盐地碱蓬生长的抑制具有缓解作用。一定浓度范围内,盐地碱蓬的干鲜重、株高和分枝数随着施加生长素的浓度的升高而增加,在用0.5mg·L-1的NAA和0.4mg·L-1的IBA处理时,盐地碱蓬生长状况最好。当NAA和IBA的浓度继续增加时,植株的干鲜重、株高和分枝数则开始下降。说明0.5mg·L-1的NAA和0.4mg·L-1的IBA对于缓解淹水胁迫对盐地碱蓬生长的抑制具有最显著的效果,可以将这两个浓度作为最佳处理浓度进行后续实验。
　　2、NAA和IBA可以促进淹水胁迫下盐地碱蓬不定根的生长。随着激素浓度的增加,不定根的数目、干鲜重和直径都增加。对于NAA来说,当浓度达到0.5mg·L-1时,不定根的数目质量和直径都最大,而浓度继续增大时,不定根的一系列生长指标有所下降。对于IBA来说,在0.4mg·L-1时不定根的生长状况最好,继续增加IBA的浓度时,不定根的生长指标也降低。这说明NAA和IBA作为生长素类似物对植物不定根的生长具有双重作用:即浓度较低时促进不定根的生长,浓度过高则会抑制生长。
　　3、淹水胁迫发生后,植物体内的激素含量会发生显著的变化。实验结果表明,在淹水发生16小时后开始出现不定根。据此推测,在淹水发生的0~16小时之内,盐地碱蓬内部的激素调节已经完成。在淹水胁迫发生后,盐地碱蓬内源IAA的含量上升,并迅速转移到淹水发生部位,以保证不定根的发生。与此同时,植株体内的茉莉酸甲酯的含量对不定根的发生起到负调控的作用。结果表明,淹水胁迫下盐地碱蓬茉莉酸甲酯含量也上升,但被阻断在地下部分。作为最常见的逆境激素,ABA在淹水胁迫发生最初也会随处理时间的增加而升高,随后则下降。与茉莉酸甲酯相反,ABA主要积累在地上部分。这一结果也说明,在淹水胁迫发生时,植物体内的各种激素通过协同作用,在植物体的不同部位发挥调节作用,共同参与植物对淹水胁迫的响应。
　　4、通过组织切片技术,观察到盐地碱蓬不定根的发生部位在中柱鞘薄壁细胞。不定根的起始可能是由于一定浓度的生长素使得处的薄壁细胞恢复分生能力,形成根原基,突破皮层形成的。不同浓度的生长素对于不定根长度的调控,主要是通过影响了不定根伸长区细胞的长度来调控的。
　　5、在淹水胁迫下,植物体内活性氧大量产生,H2O2含量显著增加。活性氧的积累使得植物体内膜系统发生过氧化,影响各种生理代谢过程,使植物生长受阻。MDA含量显著提高,也说明淹水胁迫产生了大量的活性氧,攻击了膜脂。盐地碱蓬的抗氧化系统感受到胁迫信号,并作出响应。在淹水初期,盐地碱蓬体内的SOD、CAT、APX活性均升高,但随着淹水时间的延长,这些抗氧化酶的活性逐渐降低。施加适宜浓度的NAA或IBA,都能够缓解长时间的淹水胁迫对盐地碱蓬体内抗氧化酶活性的抑制,提高了ROS清除能力,提高了盐地碱蓬的淹水抗性。这些结果表明,生长素可以在淹水胁迫的情况下对植物的酶促抗氧化系统起到一定的保护作用。
　　与此同时,盐地碱蓬的非酶抗氧化系统活性也被调动起来。与酶促抗氧化系统反应不同,淹水处理7天后,盐地碱蓬的GSH和AsA含量均显著高于对照,而施加适宜浓度的NAA和IBA的处理组的二者含量却相对较低。这说明在淹水胁迫下,盐地碱蓬主要依靠非酶抗氧化系统来清除体内过度积累的ROS,而外源生长素的存在保护了盐地碱蓬体内的抗氧化酶的活性,使得非酶抗氧化系统没有被充分的激活。

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第一部分 文献综述

1.1世界及中国水涝灾害现状

1.2 淹水胁迫对植物生长的影响

1.3 植物应对淹水胁迫的响应机制

1.4生长素与不定根发生的研究现状

1.5盐地碱蓬的生物学特性及研究现状

第二部分 研究目的及意义

第三部分 材料与方法

3.1 实验材料

3.2 实验方法

第四部分 结果与分析

4.1 外源生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬生长的影响

4.2 生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬不定根生长的影响

4.3 淹水胁迫下盐地碱蓬内源激素的变化

4.4 淹水胁迫下盐地碱蓬不定根的组织发生

4.5 外源生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬抗氧化系统的影响

第五部分 讨 论

5.1 生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬植株及不定根生长的影响

5.2 生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬内源激素含量的影响

5.3 生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬不定根的组织发生

5.4 生长素处理对淹水胁迫下盐地碱蓬抗氧化系统活性的影响

下一步工作计划

参考文献

致谢