景天三七响应干旱胁迫的形态特征及生理机制研究

摘要

养心菜（Sedum aizoon L），为景天科景天属多年生草本植物，具有综合抗逆性强、且易栽培管理等优点;我国干旱面积约占国土面积的一半，干旱严重制约植物生长。近年来，植物耐旱性的研究已然成为研究的热点。本实验采用盆栽控水模拟干旱胁迫的方法，设置对照（CK，占出间最大持水量的75％～80％），轻度胁迫(T1，55％～60％)，中度胁迫(T2，40％～45％)与重度胁迫(T3，20％～25％)，4个梯度，以10d为一个周期，测定其生长指标、质膜过氧化、膜透性及保护酶活性;胁迫30d时取样观察叶片解剖结构、超显微结构;同时测定其光合及叶绿素荧光参数;以研究景天三七抵御干旱的形态特征及生理机制，得出以下结论:　　(1)景天三七的抗旱性较强，可在轻度胁迫下正常生长，中、重度胁迫分别于30d与20d后开始对植株的生长产生影响，并且胁迫越强，胁迫时间越长影响越显著，尤其是重度胁迫40d，植株生长近停滞状，基部叶片发黄掉落，叶片相对含水量显著低于其他处理，叶片大量失水后软化，变薄，地上部、地下部的生长均受到严重抑制;　　(2)景天三七的肉质叶结构特殊，对照叶中无明显的组织分化，叶肉细胞排列松散，胞间间隙大，储水组织发达，细胞壁角质化增厚，具有降低叶片蒸腾，有效保水的作用，具有耐旱植物的特质;干旱对景天三七的解剖结构有一定程度影响，轻度胁迫与对照相似，中、重度胁迫下叶肉细胞缩小，呈紧密排列，叶绿体集中分布，尤其是重度胁迫下叶厚、上下表皮厚度显著低于对照，叶绿体有解体融合的趋势;　　(3)干旱胁迫能诱导景天三七碳同化方式的改变，轻度胁迫下气孔与光合参数与对照均无显著差异，中度与重度胁迫下气孔开闭比率下降，尤其是重度胁迫下，景天三七气孔日间关闭，夜间少量张开，并且Gs、Ci、Tr显著降低、Ls显著升高，光合能力下降，表现出兼性CAM植物的特征，光合途径由C3循环转变为CAM循环，减缓植物生命活动，降低气孔蒸腾失水，同时叶片角质层随胁迫加深而增厚，削弱叶表蒸发失水，提高植物干旱耐受力;　　(4)透射电镜观察对照与轻度胁迫下景天三七的超显微结构无明显差异，而中、重度胁迫对其细胞结构造成一定程度的改变，中度胁迫:叶绿体向细胞中部聚集，重度胁迫:叶绿体皱缩变圆，基粒片层出现断裂，叶绿体膜轻微溶解，嗜饿颗粒密度变大，同时淀粉粒减少，出现褶皱，外壁模糊，线粒体内部片层发生溶解，肿胀变白;　　(5)干旱胁迫会引起叶绿素含量的降低，但轻度胁迫与对照无显著差异，中度胁迫虽然一定程度抑制了叶绿素的积累，但均未明显影响光合，而重度胁迫下叶绿素含量、Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ均显著低于对照，综合其超显微结构的观察结果表明，重度干旱胁迫30d造成景天三七的叶绿体、线粒体结构的破坏，从而引起光抑制或光破坏，削弱植物光合;　　(6)轻、中度胁迫下景天三七的Pro含量持续上升、可溶性糖、海藻糖、可溶性蛋白含量在重度胁迫后期略有下降，但均显著高于对照，说明干旱胁迫下景天三七主动增加渗透调节物质的分泌，提高植物的渗透调节能力，降低植物细胞渗透势，从而提高植物的吸水和保水能力;　　(7)轻、中度胁迫下SOD、CAT、POD活性显著增加，重度胁迫抗氧化酶第40d有所下降，但此时叶片相对电导率与MDA显著高于其他处理，较30d趋于平稳，表明SOD、POD、CAT能在一定范围内有效清除活性氧，保护细胞膜，但40d为其耐受极限。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章前言

第二章文献综述

2．1景天属植物研究进展

2．2植物干旱胁迫形态特征及光合响应的研究进展

2．2．1干旱胁迫对植物叶片结构的影响

2．2．2干旱胁迫对根系的影响

2．2．3干旱胁迫对光合作用的影响

2．3干旱胁迫下植物生理生化指标的研究

2．3．1细胞膜结构的变化

2．3．2干旱胁迫下植物的渗透调节

2．3．3干旱胁迫与抗氧化系统

2．3．4激素与干旱胁迫

2．4CAM植物的逆境研究

2．4．1CAM植物的特点

2．4．2CAM植物对干旱的适应性

2．5研究的目的及意义

2．6试验的创新之处

第三章材料与方法

3．1试验材料

3．2实验方法

3．3技术路线

3．4指标测定

3．4．1生长指标的测定

3．4．2形态特征感官评价

3．4．3叶片解剖结构的观察

3．4．4叶片透射电镜超显微结构的观察

3．4．5叶片扫描电镜超显微结构的观察

3．4．6根系活力的测定

3．4．7质膜透性相关指标的测定

3．4．8抗氧化酶活性的测定

第四章结果与分析

4．1干旱胁迫对景天三七生长的影响

4．1．1对株高、根长以及茎粗的影响

4．1．2干旱胁迫下景天三七植株生长状况的综合评价

4．1．3对景天三七叶片相对含水量的影响

4．1．4对景天三七根系活力的影响

4．2干旱胁迫对景天三七叶片结构的影响

4．2．1叶片解剖结构的变化

4．2．2透射电镜下不同程度干旱胁迫叶片超显微结构的变化

4．2．3扫描电镜下叶片超显微结构的变化

4．3干旱胁迫对景天三七质膜过氧化、膜透性的影响

4．3．1叶片相对电导率的变化

4．3．2叶片可溶性糖含量的变化

4．3．3叶片海藻糖含量的变化

4．3．4叶片可溶性蛋白含量的变化

4．3．5叶片脯氨酸含量的变化

4．3．6叶片MDA含量的变化

4．4干旱胁迫对景天三七酶保护系统活性的影响

4．5干旱胁迫对景天三七光合及叶绿素荧光的影响

4．5．1对叶绿素含量的影响

4．5．2对景天三七光合的影响

4．5．3对景天三七叶绿素荧光的影响

第五章讨论

5．1景天三七地上部与地下部生长对干旱的响应

5．2景天三七光合、叶片结构与其耐旱性的关系

5．2．1叶片形态特征与其耐旱性的关系

5．2．2细胞结构、气孔、光合与耐旱性的关系

5．2．3蜡质层与其耐旱性的关系

5．3景天三七质膜过氧化、膜透性与其耐旱性的关系

5．4景天三七酶保护系统与其耐旱性的关系

第六章结论

参考文献

致谢

作者简历

附录