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凤眼莲发酵沼液对青菜生长和品质的影响及机理初探

作　者: 冯慧芳
导　师: 石志琦
学　校: 南京师范大学
专　业: 遗传学
关键词: 凤眼莲沼液青菜品质抗坏血酸-谷胱甘肽循环化感物质
分类号: S634.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

凤眼莲是生物措施中去除氮磷效果最好的植物之一,因此利用人工控制性种养凤眼莲来治理水体富营养化。凤眼莲如何资源化利用已成为研究热点。通过厌氧发酵技术将凤眼莲残体进行利用是凤眼莲资源化的一个重要途径。研究发现凤眼莲发酵沼液几乎含有植物生长的所有营养元素,然而凤眼莲发酵沼液如何进行合理利用,还没有得到具体的研究。本文以青菜为材料,研究了凤眼莲发酵沼液与化肥或营养液复合处理青菜,对青菜生长和品质的影响及机理初探,主要研究内容如下：1.通过盆栽试验,研究了不同浓度凤眼莲发酵沼液对不同时期青菜生长、品质及土壤性状的影响,结果显示：凤眼莲发酵沼液处理组与复合肥处理组相比土壤的pH、N、P、K含量没有显著差异,待处理40 d时沼液与复合肥1：3处理组青菜长势最好,株高与复合肥处理组相比增加10.53%,差异显著,鲜重增加9.38%,差异不显著；凤眼莲发酵液处理组的可溶性糖含量均比复合肥组高,其中沼液与复合肥1：1处理组可溶性糖含量最大,与复合肥组相比显著增加20.51%；沼液与复合肥1：3处理组青菜的维生素C含量达到最大,与复合肥组相比显著增加12.42%；凤眼莲发酵沼液组亚硝酸盐含量显著低于复合肥组,全沼液处理组的青菜亚硝酸盐含量最低,比复合肥组显著降低44.71%。综合考虑在土壤性状基本不变的情况下,沼液与复合肥1：3与1：1混合施用时均能提高青菜产量、改善青菜品质。2.在明确凤眼莲发酵沼液能显著改善青菜品质的基础上,针对凤眼莲发酵沼液如何提高青菜品质-维生素C即抗坏血酸含量的机理进行了初步研究,由于抗坏血酸的生成与抗坏血酸-谷胱甘肽循环有关,因此对此循环中涉及到的酶活性与其相关基因表达量进行了测定。结果显示：沼液与营养液1：3混合处理时青菜幼苗叶片中的总维生素C含量最高,抗坏血酸-谷胱甘肽循环中各成分含量、酶活性和表达量除AAO外均最高,都比对照组显著增加,因此表明沼液与营养液1：3混合施用时促进了青菜幼苗体内抗坏血酸-谷胱甘肽循环。随着沼液浓度升高对青菜生长极其抗坏血酸-谷胱甘肽循环都有抑制作用。沼液可能会通过促进青菜的AAO与APX基因表达而提高其抗氧化胁迫能力,从而促进其生长。3.针对高浓度凤眼莲发酵沼液反而抑制青菜生长的现象,进一步探讨是否与凤眼莲中所含化感物质有关,本文选取凤眼莲中化感物质N-苯基-2-萘胺为研究对象,研究了N-苯基-2-萘胺对青菜发芽、生长以及抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响,从植物生理水平与分子水平方面进行了研究。结果表明：化感物质-N-苯基-2-萘胺浓度为0.25mg/1时,与对照相比种子发芽率显著升高,随着其浓度继续升高,发芽受到抑制。青菜株高在N-苯基-2-萘胺浓度为0.50mmg/1时株高与对照相比显著增加,随着浓度继续升高则受到抑制。当N-苯基-2-萘胺浓度≥1.00mg/1时叶绿素a和b的含量、根长、抗氧化酶SOD和CAT活性与对照相比都显著降低,而POD酶活性基本不变。当N-苯基-2-萘胺浓度<0.5mmg/1时促进了抗坏血酸-谷胱甘肽循环中的APX、AAO、MDHAR、DHAR、GR基因的表达。整体来讲化感物质在浓度低于0.50 mg/1时有利于青菜生长,而随着浓度继续升高青菜生长就受到抑制,因此推测凤眼莲发酵沼液高浓度抑制青菜生长与化感物质的存在有关。通过本实验研究结果,发现低浓度凤眼莲发酵沼液具有促进青菜生长,改善青菜品质的功能,但是需要与化肥或营养液一起施用,其浓度也要适当。其可能通过促进AAO与APX基因表达提高青菜抗氧化能力,从而促进青菜生长,同时高浓度凤眼莲发酵沼液抑制青菜生长可能与化感物质的存在有关。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-11
缩略语与符号一览表  11-12
第一章绪论  12-27
  1.1 研究背景  12
  1.2 凤眼莲综合利用研究现状  12-18
    1.2.1 凤眼莲的生物学特性  12-14
    1.2.2 凤眼莲的分布  14-15
    1.2.3 凤眼莲综合利用的国内外研究进展  15-18
  1.3 生物有机肥提高土壤肥力、改善作物品质的研究现状  18-20
    1.3.1 提高土壤肥力,改善土壤理化性质  18-19
    1.3.2 改善土壤微生态系统,提高土壤生物肥力的水平  19-20
    1.3.3 提高作物产量,改善作物品质  20
  1.4 作物品质抗坏血酸的功能、合成及代谢研究进展  20-23
    1.4.1 抗坏血酸的合成途径  20-22
    1.4.2 抗坏血酸代谢  22-23
  1.5 植物化感物质  23-25
    1.5.1 化感物质作用的机制对细胞膜的影响  23-24
    1.5.2 影响细胞分裂  24
    1.5.3 对光合作用和呼吸作用过程的影响  24
    1.5.4 对过氧化物酶活性的影响  24-25
    1.5.5 凤眼莲分泌化感物质研究进展  25
  1.6 研究内容概述  25-26
  1.7 研究的目的和意义  26-27
第二章凤眼莲沼液对青菜生长和土壤性状的影响  27-36
  2.1 实验材料和方法  27-29
    2.1.1 材料  27
    2.1.2 方法  27-29
  2.2 结果  29-35
    2.2.1 凤眼莲发酵沼液的成分  29
    2.2.2 凤眼莲发酵沼液对土壤性状的影响  29-31
    2.2.3 凤眼莲发酵沼液对青菜产量和品质的影响  31-35
  2.3 讨论  35-36
第三章凤眼莲发酵沼液对青菜抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响  36-49
  3.1 材料与方法  36-41
    3.1.1 材料  36
    3.1.2 方法  36-41
  3.2 结果  41-46
    3.2.1 凤眼莲沼液对青菜幼苗生长的影响  41-42
    3.2.2 凤眼莲沼液对青菜叶片抗坏血酸含量的影响  42
    3.2.3 凤眼莲沼液对青菜叶片抗坏血酸循环中酶活性与酶基因转录的影响  42-44
    3.2.4 凤眼莲沼液对青菜幼苗叶片谷胱甘肽含量和谷胱甘肽还原酶活性及其基因转录的影响  44-46
  3.3 讨论  46-49
第四章凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜生长的影响  49-62
  4.1 实验材料和方法  49-51
    4.1.1 材料  49
    4.1.2 方法  49-51
  4.2 结果  51-59
    4.2.1 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜发芽的影响  51-52
    4.2.2 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜幼苗生长的影响  52-53
    4.2.3 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜叶绿素含量的影响  53-54
    4.2.4 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜抗氧化酶活性的影响  54
    4.2.5 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜抗坏血酸含量的影响  54-55
    4.2.6 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜叶片抗坏血酸循环中酶活性与酶基因转录的影响  55-57
    4.2.7 凤眼莲沼液对青菜谷胱甘肽含量和谷胱甘肽还原酶活性及其转录的影响  57-59
  4.3 讨论  59-62
    4.3.1 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜发芽的影响  59
    4.3.2 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜生长的影响  59-60
    4.3.3 凤眼莲化感物质N-苯基-2-萘胺对青菜抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响  60-62
第五章全文总结  62-63
参考文献  63-75
致谢  75-76
攻读硕士期间的科研成果及获奖情况  76

凤眼莲发酵沼液对青菜生长和品质的影响及机理初探

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