耐盐砧木嫁接提高番茄幼苗硝酸钙耐受性生理生化机制的研究

摘要

近年来，我国设施蔬菜栽培发展迅速，已成为农民增收的一条重要途径。然而，设施栽培是一种封闭的栽培方式，这不仅使设施内气温高于露地，而且由于失去了降雨对土壤的自然淋溶作用，导致了土壤水分向上运动较露地更为强烈，加之设施栽培偏施、重施化肥，土壤矿化作用明显加剧，土壤表层盐分浓度更易于升高。随着种植年限的增加，设施土壤次生盐渍化现象非常普遍，严重阻碍了设施蔬菜栽培的进一步发展。国内外的研究表明，嫁接可以提高蔬菜作物的抗逆性，是克服设施土壤盐害的一条有效途径。番茄是设施栽培的主要蔬菜之一，近年来关于番茄嫁接技术、嫁接提高番茄耐盐性方面进行了一定的研究，但均集中在NaCl胁迫方面。发生次生盐渍化的土壤中，阳离子主要以Ca2+为主，占土壤盐分阳离子总量的60％以上，阴离子主要以NO3-为主，占土壤盐分阴离子总量的67％～76％，但在嫁接番茄对Ca(NO3)2耐受性方面的研究，国内外尚鲜有报道。本试验以日本设施栽培上专用的耐盐砧木‘影武者’为砧木，以南京当地主栽品种‘宝大903’为接穗，在营养液栽培条件下，比较80mmol/L Ca(NO3)2胁迫下嫁接苗和自根苗有关生理生化特性变化. 结果表明，Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗和自根苗叶片和根系SOD活性均呈显著上升的趋势，POD活性在胁迫2d时下降，之后显著上升，CAT活性呈显著下降的趋势，但嫁接苗各指标均显著高于自根苗，表现出较强的抗氧化能力。嫁接苗和自根苗叶片和根系O2·-生成速率，H2O2和MDA含量显著增加，但嫁接苗各指标均显著低于自根苗，受到的氧化伤害较小.嫁接苗叶片和根系中脯氨酸、可溶性蛋白含量在胁迫期间显著上升，自根苗叶片和根系脯氨酸含量、根系可溶性蛋白含量显著上升，但其叶片可溶性蛋白含量变化不显著，嫁接苗与自根苗相比，不论叶片还是根系中，各指标均显著高于自根苗，表明嫁接苗渗透调节能力相对较强. Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗和自根苗叶片和根系APX、DHAR和GR活性均呈先上升后下降的趋势，但嫁接苗各酶活性显著高于自根苗，AsA和GSH的再生率显著高于自根苗；两者叶片和根系氧化还原力(AsA/DHA值和GSH/GSSG值)显著下降，但嫁接苗下降幅度显著小于自根苗，H2O2含量显著低于自根苗.表明Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗能保持良好的AsA-GSH循环效率，清除H2O2效率较高，细胞受氧化损伤程度较轻，表现出对Ca(NO3)2较强的耐受性. 多胺是一类具有较强生理活性的低分子量脂肪族含氮碱，在植物的生长发育以及对环境的应激反应中发挥着重要作用。Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗叶片3种形态的腐胺、亚精胺和精胺含量均呈上升趋势；自根苗叶片3种形态的腐胺含量呈下降趋势，游离态、结合态亚精胺和精胺含量呈上升趋势，束缚态亚精胺含量呈下降趋势，束缚态精胺含量变化不显著。嫁接苗根系3种形态的腐胺、亚精胺和精胺含量均呈上升趋势；自根苗根系游离态腐胺、亚精胺和精胺含量呈上升趋势，结合态腐胺、亚精胺和精胺含量呈下降趋势，束缚态腐胺含量在胁迫前期变化不显著，胁迫后期下降，束缚态亚精胺和精胺含量变化不显著.嫁接苗与自根苗相比，整个胁迫期间，嫁接苗叶片和根系3种形态多胺总量均显著高于自根苗，精氨酸脱羧酶活性显著高于自根苗，多胺氧化酶活性则显著低于自根苗。表明Ca(NO3)2胁迫后，嫁接苗多胺合成能力较强且分解较少，表现出对Ca(NO3)2较强的耐受性. 在离子吸收及分布特性方面，Ca(NO3)2胁迫后，嫁接苗植株各部分K+含量显著升高，根系增长的幅度最大；自根苗植株各部分K+含量显著下降，根系下降幅度最小.嫁接苗和自根苗植株各部分Ca2+含量均显著升高，根系增长的幅度最大，但嫁接苗增长的幅度大于自根苗。嫁接苗和自根苗植株各部分Mg2+含量均显著下降，功能叶下降的幅度最大，但嫁接苗下降的幅度小于自根苗。嫁接苗功能叶、老叶、叶柄和茎Fe2+含量下降，下降幅度最大的部位为茎，新叶和根系变化不显著；自根苗植株各部分Fe2+含量均显著下降，下降幅度最大的部位也是茎。嫁接苗植株各部分Mn2+含量显著升高，茎增长的幅度最大；自根苗功能叶、老叶和叶柄Mn2+含量降低，新叶、茎和根系Mn2+含量升高，增长幅度最大的部位为茎。Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗植株各部分的离子含量均显著高于自根苗，离子分布的区域化也优于自根苗，表明嫁接苗耐Ca(NO3)2胁迫的能力强于自根苗. Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗和自根苗叶片和根系NO3-和NH4+含量均呈先上升后下降的趋势，但嫁接苗含量显著高于自根苗；两者叶片和根系的硝酸还原酶(NR)活性均呈先上升后下降的趋势，嫁接苗NR活性显著高于自根苗；嫁接苗叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性持续上升，嫁接苗根系，自根苗叶片和根系GS活性均呈先上升后下降的趋势。嫁接苗叶片、自根苗叶片和根系淀粉含量均呈显著下降的趋势，嫁接苗根系淀粉含量呈缓慢上升的趋势；嫁接苗叶片、根系和自根苗叶片可溶性糖含量均呈上升趋势，自根苗根系呈先上升后下降的趋势；嫁接苗和自根苗叶片淀粉酶活性均呈持续上升的趋势，嫁接苗根系淀粉酶活性变化不显著，自根苗根系呈显著上升趋势。Ca(NO3)2胁迫下，嫁接苗氮素同化能力较强，同时氮同化对碳同化的抑制程度较小，表现出对Ca(NO3)2较强的耐受性.

目录

文摘

英文文摘

前言

论文说明：缩略语

声明

文献综述

1设施土壤次生盐渍化研究进展

1.1设施土壤次生盐渍化发生现状

1.2设施土壤次生盐渍化特征

1.3 设施土壤次生盐渍化对植物的伤害

2植物耐盐性研究进展

2.1形态结构适应性

2.2离子选择性吸收和离子分布的区域化

2.3渗透调节

2.4盐胁迫蛋白的合成

2.5活性氧清除机制

2.6信号转导途径

2.7碳代谢途径的改变

3嫁接提高植物抗逆性研究进展

3.1提高抗病性

3.2提高抗冷性

3.3提高耐盐性

3.4提高抗热性

3.5提高抗涝性

第一章Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗生物量积累、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响

1材料与方法

1.1 试验设计

1.2测定项目及方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗生物量的影响

2.2 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系抗氧化酶活性的影响

2.3 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系O2·-生成速率、H2O2和MDA含量的影响

2.4 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系可溶性蛋白和脯氨酸含量的影响

3讨论

第二章Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系抗坏血酸-谷胱甘肽循环代谢的影响

1材料与方法

1.1 试验设计

1.2测定项目及方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系APX、DHAR和GR活性的影响

2.2 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系AsA与DHA含量及AsA/DFA比值的影响

2.3 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系GSH与GSSG含量及GSH/GSSG比值的影响

2.4 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系H2O2含量的影响

3讨论

第三章Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系多胺代谢的影响

1材料与方法

1.1 试验设计

1.2测定项目及方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系游离态多胺含量的影响

2.2 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系结合态多胺含量的影响

2.3 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系束缚态多胺含量的影响

2.4 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系多胺总含量的影响

2.5 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系精氨酸脱羧酶(ADC)活性的影响

2.6 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系多胺氧化酶(PAO)活性的影响

3讨论

第四章Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗离子吸收和离子分布的影响

1材料与方法

1.1 试验设计

1.2离子含量的测定

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗不同部位K+含量的影响

2.2 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗不同部位Ca2+含量的影响

2.3 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗不同部位Mg2+含量的影响

2.4 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗不同部位Fe2+含量的影响

2.5 ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗不同部位Mn2+含量的影响

3讨论

第五章Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系氮同化和碳同化的影响

1材料与方法

1.1试验设计

1.2测定项目及方法

1.3数据处理

2结果与分析

2.1 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系NO3-含量的影响

2.2 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系NH4+含量的影响

2.3 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系NR活性的影响

2.4 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系GS活性的影响

2.5 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系淀粉含量的影响

2.6 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系可溶性糖含量的影响

2.7 Ca(NO3)2胁迫对番茄嫁接苗和自根苗叶片和根系淀粉酶活性的影响

3讨论

全文讨论

1 活性氧代谢与番茄嫁接苗硝酸钙耐受性的关系

2渗透调节物质与番茄嫁接苗硝酸钙耐受性的关系

3 多胺代谢与番茄嫁接苗硝酸钙耐受性的关系

4 离子吸收与分布与番茄嫁接苗硝酸钙耐受性的关系

5氮同化和碳同化与番茄嫁接苗硝酸钙耐受性的关系

全文结论

创新之处

参考文献

在校期间发表的论文情况

致 谢