两种彩叶女贞对SO2胁迫的生理响应研究

摘要

二氧化硫污染是最常见的污染气体之一，对于SO2的抗性研究是利用植物对大气污染物的抗污染能力来治理大气污染的热点之一。本研究以一年生金叶女贞（Lgustrum×vicaryi）和金森女贞（Ligustrum japonicum‘Howardii’）两种彩叶树种为试材，采用人工模拟静态熏气的方法，研究不同浓度二氧化硫处理对二者生理特性的影响，筛选鉴定抗SO2污染能力的生理指标，比较二者抗SO2污染的能力，探讨SO2影响彩叶植物叶绿素合成的可能位点。主要研究结果如下:
　　1.20 mg/m3的低浓度SO2熏气使两种彩叶女贞叶片的游离脯氨酸(Pro)和氨基酸(FAA)等渗透调节物质含量随熏气时间的延长变化较小，40 mg/m3熏气下，金叶女贞叶片中三种物质的含量升高明显，当熏气浓度达到80 mg/m3时，其叶片内三种物质的含量随熏气时间的延长逐渐降低。金森女贞在这一熏气浓度下，三种物质的含量随熏气时间的延长逐渐升高，20 mg/m3熏气下，三种物质含量变化不明显。
　　2.熏气第1d，80 mg/m3熏气显著诱导两种女贞叶片的三大抗氧化酶活性的提高，金叶女贞超化氢酶(CAT)活性在熏气第5d最高。在熏气第3d和第5d，金叶女贞主要依靠POD和CAT清除SOD催化产生的H2O2，CAT主要在SO2胁迫后期起作用，两种彩叶植物叶片的抗坏血酸过氧化物酶(APX)、抗坏血酸氧化酶（AAO）和谷胱甘肽还原酶(GR)这三种酶均在熏气第5d起主要作用。
　　3.随SO2处理浓度的增加，两种彩叶树种叶片细胞膜透性和丙二醛(MDA)含量都显著上升，表现出明显的氧化胁迫特征。金叶女贞叶片MDA含量和CMP在80mg/m3熏气第7d达到最大值。金森女贞在熏气第5d时，胁迫伤害较严重，熏气第7d时，MDA和CMP的值均有所减小，在80 mg/m3熏气下，SO2胁迫对其伤害可逆，金森女贞依然能够恢复自身的抗性，恢复自身的抗性需要一个过程。
　　4.主成分分析的结果为，将原来的12个指标转换成3个独立的新指标，累积贡献率达96.26％，并依据各指标的特征向量大小确定Pro、SP、FAA、POD、APX和MDA为彩叶植物抗SO2污染能力评价的主要指标。
　　5.隶属函数分析结果表明，在20 mg/m3、40 mg/m3和80 mg/m3的SO2胁迫下，金叶女贞各指标隶属函数值（U值）的增幅比金森女贞小，表明金森女贞的抗SO2能力强于金叶女贞。
　　6.低浓度的SO2熏气提高了叶绿素、尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)的含量，使δ-氨基酮戊酸脱水酶(ALAD)和尿卟啉原Ⅲ合酶(UROS)活性升高，使δ-氨基酮戊酸(ALA)和胆色素原(PBG)含量降低。80 mg/m3的SO2熏气使叶绿素含量降低，引起ALA和PBG含量的积累，降低了UrogenⅢ、ProtoⅨ和Mg-protoⅨ的含量，抑制了ALAD和UROS的活性。SO2胁迫影响两种彩叶植物叶绿素合成的可能位点位于UrogenⅢ的合成过程，SO2胁迫降低了合成途径中ALAD和UROS的活性是导致叶绿素合成受阻的关键原因。

目录

声明

摘要

符号说明

引言

1 文献综述

1．1 SO2的污染现状及危害

1．2 SO2污染对植物的伤害

1．3 植物对SO2胁迫抗性机理的研究进展

1．3．1 生理机能的忍耐性

1．3．2 代谢过程的解毒机制

1．4 植物对SO2胁迫生理响应的研究进展

1．4．1 活性氧酶促清除机制对SO2胁迫的晌应

1．4．2 活性氧非酶促清除机制对SO2胁迫的响应

1．4．3 丙二醛(MDA)和渗透调节物质对SO2胁迫的响应

1．5 彩叶植物对SO2胁迫响应的研究进展

1．5．1 彩叶植物对SO2抗性的研究

1．5．2 彩叶植物对SO2胁迫叶色变化的响应

1．5．3 叶绿素含量及其合成代谢对SO2胁迫的响应

1．6 两种彩叶女贞的研究进展

1．7 植物对SO2抗性能力的研究方法

2 研究目的与意义

3 本论文的创新之处

4 研究内容与方法

4．1 研究内容

4．2 试验材料

4．3 实验设计

4．4 测定指标及方法

4．4．1 叶片外观形态的观测

4．4．2 非酶类生理指标的测定

4．4．3 酶类生理指标的测定

4．4．4 叶绿素含量极其合成代谢相关指标的测定

4．5 数据统计与分析

4．5．1 主成分分析

4．5．2 隶属函数分析

5 结果与分析

5．1 不同浓度SO2对2种彩叶女贞叶片外观形态的影响

5．2 丙二醛(MDA)对SO2胁迫的响应

5．3 细胞膜透性(CMP)对SO2胁迫的响应

5．4 非酶类生理指标对SO2胁迫的响应

5．4．1 游离脯氨酸(Pro)对SO2胁迫的响应

5．4．2 游离氨基酸(FAA)对SO2胁迫的响应

5．4．3 可溶性蛋白质(SP)对SO2胁迫的响应

5．4．4 抗坏血酸(ASA)对SO2胁迫的响应

5．5 酶类生理指标对SO2胁迫的响应

5．5．1 超氧化物歧化酶(SOD)对SO2胁迫的响应

5．5．2 过氧化物酶(POD)对SO2胁迫的响应

5．5．3 过氧化氢酶(CAT)对SO2胁迫的响应

5．5．4 抗坏血酸过氧化物酶(APX)对SO2胁迫的响应

5．5．5 抗坏血酸氧化酶(AAO)对SO2胁迫的响应

5．5．6 谷胱甘肽还原酶(GR)对SO2胁迫的晌应

5．6 抗SO2能力的综合评定及抗SO2特性鉴定指标的筛选

5．6．1 主成分分析

5．6．2 隶属函数分析

5．7 SO2胁迫对两种彩叶女贞叶片色素含量及叶绿素合成的影响

5．7．1 对两种彩叶女贞叶片色素含量的影响

5．7．2 对叶片叶绿素合成代谢的影响

6 讨论

6．1 SO2胁迫对两种彩叶女贞外部形态伤害

6．2 对渗透调节物质和抗氧化剂含量的影响

6．3 对抗氧化酶活性的影响

6．4 对细胞膜透性和MDA含量的影响

6．5 对叶绿素含量及其合成代谢的影响

7 结论

参考文献

致谢

附录

攻读硕士研究生期间发表的学术论文