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Fe~(2+)胁迫对人参毒害作用研究

作　者: 高明
导　师: 张亚玉
学　校: 中国农业科学院
专　业: 药用植物资源学
关键词: Fe2+胁迫人参红皮病营养生理金属元素
分类号: S435.675
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

铁是植物生长的必须营养元素之一，但是在长期处于水淹或者通透性差的白浆土壤中常常会积累过多的Fe²⁺诱发植物铁毒症。本研究以3年生人参幼苗为材料，通过土培的方式模拟人参在自然条件下的生境，设置6个Fe²⁺浓度，以期探讨Fe²⁺胁迫对人参的毒害作用及其生理响应机制，为人参土壤改良和合理施肥提供理论依据。本研究取得的主要结果如下：1. Fe²⁺胁迫降低了不同生育期人参的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量高浓度Fe²⁺处理下不同生育期人参的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量低于对照，但是不同铁浓度处理的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量的变化表现为先升高后降低的趋势，Fe²⁺浓度在0.2mol/L-0.4mol/L之间时，各叶绿体色素含量达到最高值。2. Fe²⁺胁迫增加了人参叶片抗氧化酶类的活性随着Fe²⁺浓度的增加，不同生育期人参的SOD、POD、CAT的活性呈现了先升高后降低的趋势；当Fe²⁺浓度达到0.4mol/L时，各抗氧化酶活性出现下降的趋势，此时人参叶片的抗氧化酶已经不足以清除人参叶片中的氧化自由基。3. Fe²⁺胁迫增加了人参叶片的渗透调节物质的含量铁浓度与人参叶片的MDA含量成正比，对照不同生育期MDA含量基本持平，而铁处理的MDA在开花期、绿果期及红果期的含量高于其他生育期MDA含量；不同生育期的人参叶片可溶性糖含量变化趋势不相同，展叶期和红果期在Fe²⁺浓度为0.6mol/L时达到最高值，分别为8.25mg/g和7.94mg/g，其他生育期的可溶性糖含量大体呈现逐渐升高的趋势；各生育期人参叶片中脯氨酸含量与MDA含量变化趋势基本一致，当Fe²⁺为0.8mol/L时达到最高值，且0.8mol/L铁处理的各生育期脯氨酸含量与对照均呈显著性差异（P<0.05）。4. Fe²⁺胁迫造成了人参体内金属元素代谢的紊乱Fe²⁺胁迫严重影响了人参体内的铁及其他8种金属元素的吸收和转运。Fe²⁺胁迫下展叶期地上部Al、Cr、Mg、Ti含量增加，Fe、Cu、Pb、Mn、Zn降低，地下部Al、Ti含量增加，Fe、Cu、Pb、Mg、Mn、Zn含量下降；开花期及绿果期地上部Fe、Pb、Mg、Ti含量增加，地上部Al、Cr、Cu、Mn、Zn含量降低，地下部Fe、Cr、Pb、Mg、Ti含量增加，地下部Al、Cu、Mn、Zn含量降低；红果期地上部及地下部Fe、Al、Cr、Pb、Mg、Ti含量增加，地上部及地下部Fe、Cu、Mn、Zn含量增加；枯萎期高浓度Fe²⁺促进了地上部Cr、Cu吸收与积累，抑制了地上部的Fe、Al、Pb、Mn、Zn、Mg、Ti的吸收和转运，地下部Fe、Mg、Mn、Zn含量明显增加，Fe、Al、Cr、Cu、Pb、Mg、Mn、Zn、Ti含量降低。5. Fe²⁺胁迫造成人参生长异常Fe²⁺胁迫对人参生长造成严重损伤，主要表现为随着铁浓度的升高，人参叶片失绿的面积增大；人参根部红皮甚至是腐烂的面积随着铁浓度增大而增加；通过显微结构可以观察到人参根部木质部导管显著紧缩导管数目明显增加，原生木质部发育不完整，导管腔变小，铁浓度的处理比对照的根部表皮损坏程度大，更容易发生脱落现象。综上所述，Fe²⁺胁迫条件下人参体内抗氧化酶系统、渗透调节物质发生改变以适应并减缓逆境条件对人参造成的损伤，同时对人参体内其他金属元素代谢造成紊乱，最终导致人参叶片和根部受损而不能正常生长发育。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-13
图目录  13-14
表目录  14-15
英文缩略表  15-16
第一章绪论  16-25
  1.1 人参概述  16-18
  1.2 铁在植物体内的生理功能  18-19
    1.2.1 叶绿素合成必需元素  18-19
    1.2.2 参与植物体内氧化还原和电子传递过程  19
    1.2.3 参与植物的呼吸作用  19
  1.3 土壤铁毒概况  19
  1.4 植物对铁的吸收和运输机理  19-20
    1.4.1 植物吸收铁的机制  20
    1.4.2 植物运输铁的机制  20
  1.5 亚铁对植物的毒害作用  20-21
  1.6 植物铁中毒症状  21-22
    1.6.1 植物根表铁膜化学成分  21-22
    1.6.2 植物根表铁膜形成机制  22
  1.7 植物抗铁毒害机理  22-24
    1.7.1 植物根部的拒铁作用  23
    1.7.2 植物细胞抗铁毒作用及机理  23-24
  1.8 研究的目的及意义  24-25
第二章 Fe~(2+)胁迫对人参不同生育期叶绿素含量影响  25-32
  2.1 材料与方法  25-26
    2.1.1 实验设计与材料  25
    2.1.2 实验方法  25-26
    2.1.3 实验仪器与试剂  26
  2.2 结果与分析  26-29
    2.2.1 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参叶绿素 a 含量及变化趋势  26-27
    2.2.2 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参叶绿素 b 含量及变化趋势  27-28
    2.2.3 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参类胡萝卜素含量及变化趋势  28-29
    2.2.4 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参总叶绿素含量及变化趋势  29
  2.3 讨论  29-31
  2.4 小结  31-32
第三章 Fe~(2+)胁迫对人参叶片不同生育期抗氧化酶影响  32-39
  3.1 材料与方法  32-34
    3.1.1 实验设计与材料  32
    3.1.2 实验方法  32-33
    3.1.3 实验仪器与试剂  33-34
  3.2 结果与分析  34-37
    3.2.1 Fe~(2+)胁迫下人参不同生育期 SOD 活性及变化趋势  34-35
    3.2.2 Fe~(2+)胁迫下人参不同生育期 POD 活性及变化趋势  35-36
    3.2.3 Fe~(2+)胁迫下人参不同生育期 CAT 活性及变化趋势  36-37
  3.3 讨论  37-38
  3.4 小结  38-39
第四章 Fe~(2+)胁迫对人参根部不同生育期渗透调节物质影响  39-46
  4.1 材料与方法  39-40
    4.1.1 实验设计与材料  39
    4.1.2 实验方法  39-40
    4.1.3 实验仪器与试剂  40
  4.2 结果与分析  40-44
    4.2.1 Fe~(2+)胁迫下人参根部不同生育期 MDA 含量及变化趋势  40-42
    4.2.2 Fe~(2+)胁迫下人参根部不同生育期可溶性糖含量及变化趋势  42-43
    4.2.3 Fe~(2+)胁迫下人参叶片不同生育期脯氨酸含量及变化趋势  43-44
  4.3 讨论  44-45
  4.4 小结  45-46
第五章 Fe~(2+)胁迫对人参金属元素吸收影响  46-60
  5.1 材料与方法  46-47
    5.1.1 实验设计与材料  46
    5.1.2 实验方法  46
    5.1.3 实验仪器与试剂  46-47
  5.2 结果与分析  47-52
    5.2.1 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参铁吸收及转运  47-49
    5.2.2 Fe~(2+)胁迫下不同生育期人参 8 种金属元素吸收及转运  49-52
  5.3 讨论  52
  5.4 小结  52-60
第六章 Fe~(2+)胁迫对人参生物学性状影响  60-63
  6.1 材料与方法  60
    6.1.1 实验设计与材料  60
    6.1.2 实验方法  60
    6.1.3 实验仪器与试剂  60
  6.2 结果与分析  60-62
  6.3 讨论  62
  6.4 小结  62-63
第七章结论  63-65
参考文献  65-71
致谢  71-72
作者简历  72

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