茶树(Camellia sinensis L.)幼苗品质及生理对铝氟交互处理响应的研究

摘要

本研究以2个茶树品种，白茶和智仁早茶为材料，从不同的水平和层次上研究了茶树对铝氟交互处理的品质和生理响应机制及耐性机理，现将主要研究成果总结如下： 1.利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)法测定了2个不同耐铝氟性茶树品种在不同浓度铝氟交互处理下(0，30，90 mg·L-1 Al3+和0，4，12 mg·L-1 F)根、茎、叶的红外光谱。通过对各图谱的比较分析发现，根、茎和叶的红外光谱存在一定差异，并且智仁早茶变化幅度比白茶更为明显，说明智仁早茶较白茶在铝氟交互处理下物质代谢受到较大的影响。对照的2个品种茶树除1200～928 cm-1区域的FTIR差异比较明显外，其他部分的红外光谱基本相似。白茶根特征峰吸光值均在单铝胁迫时高于智仁早茶，茎在单氟胁迫时高于智仁早茶，叶在铝氟交互处理下高于智仁早茶：同时，白茶1034、1519、1645和3351 cm-1吸收峰的吸光值在12 mg·L-1氟处理达到最大，智仁早茶则在4 mg·L-1氟时为最大，说明氟胁迫与蛋白质、氨基酸等含量增加相关性较铝大。此外，红外光谱图证实茶树对铝氟交互耐性存在临界值问题。 2.营养液栽培30d后，单铝处理时，随着铝(30 mg·L-1)加入，茶多酚、咖啡碱、氨基酸、维生素C和叶绿素含量均上升，当铝浓度增加到90 mg·L-1，含量却下降；单氟处理时，茶叶品质的主要成分均表现为低浓度(4 mg·L-1)的促进生成和高浓度(12mg·L-1)的抑制产生；铝氟交互作用下，在铝氟比例分别为30/4、30/12和90/4、90/12两组处理中，白茶鲜叶中各品质成分含量均呈现上升趋势，表现为协同作用，而智仁早茶呈现下降趋势，拮抗对方的促进效应。结果说明，茶叶在低浓度的铝、氟时表现出较好的品质和抗性，高铝、氟则抑制，同时铝和氟的不同交互比例产生了不同程度的交互效应，减弱本身毒性，且对白茶和智仁早茶产生不一致影响，体现品种之间存在差异。 3.低浓度铝(30 mg·L-1)增强茶树根系活力和超氧化物岐化酶(SOD)活性，降低叶膜透性以及过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性：氟浓度为4和12 mg·L-1时，与对照相比，茶叶的酶活性增强，叶膜透性和根系活力降低，30 mg·L-1铝和4 mg·L-1氟对茶树而言并不是最适浓度；铝氟交互处理中，I.在低铝低氟—低铝高氟交互过程中，POD、CAT和SOD活性均呈上升趋势，推断此铝氟比例范围增强茶树对活性氧的清除，但低铝高氟处理时，过氧化物酶和过氧化氢酶活性均比对照低；II.高铝低氟浓度下，游离脯氨酸含量、根系活力、POD、CAT和SOD活性均较单铝90 mg·L-1处理低，可能铝与氟产生协同作用；III.高铝高氟浓度下，茶苗的POD、CAT和SOD酶活性较对照高，且叶膜透性和根系活力比对照低，表明茶树受到一定伤害。这些结果说明，铝氟交互作用对茶树生理机制的影响显著优于单铝和氟处理，且其作用存在一定比例范围，同时由于不同品种不同的抗胁迫能力而导致植株反映速度的差异，智仁早茶较白茶更敏感。 4.智仁早茶的Fm(最大荧光)、Fv/Fm(原初光能转化效率)和qP(光化学淬灭系数)均大于白茶。低铝浓度下，茶树的qP和φPSII(实际光化学效率)均较对照高，而高铝浓度时，白茶的Fo(初始荧光)和Fm及智仁早茶的qP和Fm出现较对照低的值：低氟处理时，智仁早茶的Fo、Fm、Fv/Fm、qP和φPSII均比对照低，高氟时，智仁早茶Fo、Fm、qP和qN(非光化学淬灭系数)呈现下降趋势，白茶则表现负相关性，说明低铝和氟有利于茶树保护PSII，使之免受或减轻光抑制和光破坏的作用。铝氟交互过程中，低氟低铝处理时白茶的Fo、Fm、Fv/Fm、qP和φPSII较单氟4 mg·L-1高，在低氟高铝处理下，茶树的Fo、Fv/Fm和φPSII继续上升，表明这两个交互比例虽会引起膜脂过氧化加剧但不会使叶片失绿坏死；在高氟低铝和高氟高铝处理中，茶树的Fm、Fv/Fm、qP和qN可能由于高铝的施加而下降，从而导致活性氧清除能力降低，使PSII受到了一定损伤。 5.在铝氟交互处理下添加不同浓度外源磷的水培试验中，当施入0.2 mmol·L-1磷时，茶叶中的蛋白质、叶绿素和茶多酚含量及SOD、POD和CAT活性均比无磷组高，且在5.0 mmol·L-1铝和1.0 mmol·L-1氟处理下，均达到最高值(叶绿素除外)，表明适量外源磷的施加对茶树的生理生化特性起促进作用，并能有效缓解铝和氟毒所致的氧化损伤，从而抑制了脂质过氧化作用；随着磷浓度(1.0 mmol·L-1)增加，茶叶中的各指标值均比无磷组和对照组低，出现最低值，表明磷对铝氟胁迫下茶树的缓解效应有限，超过一定的浓度，则表现出明显的抑制作用：在外源磷的施加下，白茶的可溶性蛋白、茶多酚和叶绿素含量及SOD、POD和CAT活性均比智仁早茶的变化幅度大。因此，外源磷对茶树幼苗生理生化作用具有一定的调控效应。

目录

文摘

英文文摘

声明

1文献综述

1.1铝毒及其耐铝毒机理

1.1.1铝毒形态

1.1.2铝对植物的毒害

1.1.3植物的耐铝机理

1.2氟的现状及其生物效应

1.2.1氟的现状

1.2.2氟的生物效应

1.3铝、氟的相互作用

1.3.1土壤中铝、氟的相互作用

1.3.2植物体内铝、氟的相互作用

1.4茶树中的铝和氟

1.4.1茶树的化学知识简介

1.4.2茶树铝、氟富集性

1.4.3茶树抗铝毒、耐氟害机理

1.4.4铝和氟对茶树生理作用和品质的影响

1.4.5茶树中磷与铝的研究进展

1.5选题依据

2铝氟交互处理下茶树品种耐性的FTIR研究

2.1材料和方法

2.1.1材料

2.1.2测定方法

2.1.3数据分析

2.2结果与分析

2.2.1根的FTIR

2.2.2茎的FTIR

2.2.3叶的FFIR

2.3讨论

3铝氟交互处理对茶叶品质的影响

3.1材料和方法

3.1.1材料

3.1.2测定方法

3.1.3数据分析

3.2结果与分析

3.2.1对氨基酸含量的影响

3.2.2对茶多酚含量的影响

3.2.3对咖啡碱含量的影响

3.2.4对维生素C含量的影响

3.2.5对叶绿素含量的影响

3.3讨论

4铝氟交互处理对茶树生理特性的影响

4.1材料和方法

4.1.1材料

4.1.2测定方法

4.1.3数据分析

4.2结果与分析

4.2.1对叶质膜透性(MP)的影响

4.2.2对根系活力(RA)的影响

4.2.3对游离脯氨酸(Pro)含量的影响

4.2.4对过氧化氢酶(CAT)活性的影响

4.2.5对过氧化物酶(POD)活性的影响

4.2.6对超氧化物岐化酶(SOD)活性的影响

4.3讨论

5铝氟交互处理对茶树叶绿素荧光参数的影响

5.1材料和方法

5.1.1材料

5.1.2叶绿素荧光动力学参数的测定

5.1.3数据分析

5.2结果与分析

5.2.1对初始荧光Fo的影响

5.2.2对最大荧光Fm的影响

5.2.3对原初光能转化效率Fv／Fm的影响

5.2.4对非光化学淬灭系数qN的影响

5.2.5对光化学淬灭系数qP的影响

5.2.6对实际光化学效率Φ PSⅡ的影响

5.3讨论

6磷对铝氟交互处理下茶树主要生理生化特性的影响

6.1材料和方法

6.1.1材料

6.1.2测定方法

6.1.3数据分析

6.2结果与分析

6.2.1磷对铝氟交互处理下茶叶可溶性蛋白质含量的影响

6.2.2磷对铝氟交互处理下茶叶叶绿素含量的影响

6.2.3磷对铝氟交互处理下茶叶茶多酚含量的影响

6.2.4磷对铝氟交互处理下茶叶保护酶的影响

6.3讨论

7研究结论及综合讨论

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果