嫁接提高甜瓜幼苗对铜胁迫耐受性的生理机制研究

摘要

目前，由于工农业的快速发展，土壤铜污染日趋严重，不但造成园艺产品的重金属污染，而且对动物、微生物以及土壤酶有所影响。甜瓜(Cucumis melo L.)是世界重要的蔬菜型水果。近年来随着生态农业的快速发展，市场对果实品质和安全性的要求日趋严格。嫁接是一门重要的农艺措施，已有报道表明，嫁接会提高黄瓜、葡萄等园艺作物对铜、镉等重金属的耐受性，但嫁接是否会提高甜瓜幼苗对铜胁迫的耐受性尚不清楚。因此，本试验以薄皮甜瓜‘WF09’与厚皮甜瓜‘IVF117’为接穗，以南瓜‘京欣砧3号’为砧木，采用草炭与蛭石的复合基质（体积比为2∶1）栽培，对铜胁迫下甜瓜嫁接苗与自根苗的相关生理特性进行研究，探讨嫁接提高两种甜瓜幼苗对铜胁迫的耐受性及生理机制。主要研究结果如下:
　　1.铜胁迫抑制了2个品种甜瓜幼苗的生物量积累，但在同一胁迫条件下，嫁接苗的株高、茎粗、叶面积的生长与叶片、茎、根的鲜干重均大于自根苗。嫁接降低了铜胁迫对甜瓜幼苗的生长抑制作用，促进甜瓜幼苗生长。
　　2.铜胁迫下，2个品种甜瓜幼苗叶片的光合色素含量降低，光合参数改变。在同一胁迫条件下，嫁接苗叶片的光合色素含量大于自根苗;Pn、Tr、Gs、Ci大于自根苗，而水分利用效率与Ls小于自根苗。光合特性的下降主要是气孔限制作用，嫁接减弱了铜胁迫对甜瓜幼苗叶片光合色素的毒害，提高了其光合作用。
　　3.铜胁迫减弱了‘WF09’甜瓜幼苗的糖合成能力，改变了叶片的糖代谢酶总活性，在同一胁迫条件下，嫁接苗比自根苗叶片的葡萄糖、果糖含量高，棉子糖、水苏糖含量比自根苗的低;嫁接苗叶片SS总活性小于自根苗的，而SPS、NI、AI总活性均大于自根苗的。嫁接作用可影响甜瓜幼苗糖代谢酶总活性，并促使蔗糖、水苏糖、棉子糖转化为小分子的葡萄糖和果糖，参与渗透调节，进而提高甜瓜幼苗对铜胁迫的耐受性。
　　4.铜胁迫下，2个品种甜瓜幼苗的细胞膜透性增加，渗透调节物质含量升高。在同一胁迫条件下，嫁接苗叶片的相对电解质渗透率均显著小于自根苗的，而可溶性糖与可溶性蛋白质含量升高，且嫁接苗的高于自根苗的。嫁接能减弱细胞膜透性，并促使甜瓜幼苗合成更多的渗透调节物质，增强幼苗的渗透调节能力。
　　5.铜胁迫使2个品种甜瓜幼苗叶片MDA含量显著增加，叶片的POD、CAT总活性升高，在相同的胁迫处理下，嫁接苗叶片的POD、SOD、CAT总活性均大于自根苗的，且MDA含量小于自根苗的。嫁接减轻了铜胁迫对膜脂的过氧化作用，提高甜瓜幼苗叶片的抗氧化酶活性，降低了膜脂的氧化损伤。
　　6.铜胁迫下，2个品种甜瓜幼苗叶片与根部Cu含量均增加，叶片的Cu含量低于根部的，嫁接苗的低于自根苗的，嫁接可减少甜瓜幼苗对Cu的吸收。铜胁迫打破了甜瓜幼苗的矿质元素吸收平衡，对甜瓜幼苗叶片的K、P与根部的K吸收有促进作用，而对其Na、Mg的吸收有抑制作用，同时甜瓜嫁接苗叶片中的K、P、Na含量与根部的K、P、Na、Mg含量比自根苗的高。
　　7.铜胁迫影响‘IVF09’甜瓜幼苗叶片的内源激素含量与内源激素平衡。叶片中的IAA、ABA含量均上升，GA3含量下降，嫁接苗叶片中的ZR含量减少，自根苗叶片中的ZR含量增加。在同一胁迫条件下，嫁接苗叶片中IAA含量显著高于自根苗的，ABA、GA3、ZR含量均显著低于自根苗的。此外，嫁接苗叶片的ABA/IAA、ABA/GA3、ABA/ZR值均小于自根苗，且嫁接苗叶片中ABA/IAA与ABA/GA3值变化幅度小于自根苗的。嫁接可通过改变内源激素含量而增强甜瓜幼苗对铜胁迫的耐受性，并且有效调节植物内源激素的平衡，促进植株正常生长。

目录

声明

摘要

缩略词

1 文献综述

1．1 土壤铜污染概况

1．1．1 土壤铜污染发生的现状

1．1．2 土壤铜污染发生的成因

1．1．3 土壤铜污染发生的危害

1．2 植物铜素毒害的研究进展

1．2．1 铜素毒害对植物生长的影响

1．2．2 铜素毒害对植物光合作用的影响

1．2．3 铜素毒害对植物细胞膜结构和功能的影响

1．2．4 铜素毒害对植物活性氧代谢与清除系统的影响

1．2．5 铜素毒害对植物矿质元素吸收的影响

1．2．6 铜素毒害对植物内源激素的影响

1．3 蔬菜嫁接技术的研究进展

1．3．1 嫁接的历史与现状

1．3．2 嫁接的作用

2 研究目的与意义

3 试验方案

3．1 试验材料

3．2 材料准备与处理

3．3 测定项目与方法

3．3．1 生长量

3．3．2 光合色素含量

3．3．3 光合参数

3．3．4 糖含量与糖代谢酶活性

3．3．5 脂膜透性与渗透调节物质含量

3．3．6 膜脂过氧化与抗氧化酶活性

3．3．7 矿质元素含量

3．3．8 内源激素含量

3．4 数据处理

4 结果与分析

4．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗生长的影响

4．1．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗株高、茎粗、叶面积、叶片数的影晌

4．1．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗干重的影响

4．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗光合特性的影响

4．2．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片光合色素含量的影响

4．2．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片光合参数的影响

4．3 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗糖代谢的影响

4．3．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片糖含量的影响

4．3．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片糖代谢酶总活性的影响

4．4 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗渗透调节的影响

4．4．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片相对电解质渗透率的影响

4．4．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片渗透调节物质含量的影响

4．5 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗活性氧清除系统的影响

4．5．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片MDA含量的影响

4．5．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片抗氧化酶总活性的影响

4．6 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗矿质元素吸收的影响

4．6．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片与根部Cu含量的影响

4．6．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片与根部其他矿质元素含量的影响

4．7 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片内源激素的影响

4．7．1 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片IAA与ABA含量的影响

4．7．2 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片GA3与ZR含量的影响

4．7．3 嫁接对铜胁迫下甜瓜幼苗叶片内源激素平衡的影响

5 讨论与结论

5．1 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗生长的关系

5．2 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗光合特性的关系

5．3 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗糖代谢的关系

5．4 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗渗透调节的关系

5．5 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗活性氧清除系统的关系

5．6 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗矿质元素吸收的关系

5．7 嫁接与铜胁迫下甜瓜幼苗内源激素水平的关系

参考文献

致谢