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外源硅对NO_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响

作　者: 宋云鹏
导　师: 杨凤娟
学　校: 山东农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 黄瓜幼苗 NO3-胁迫硅生长量抗氧化酶光合特性氮代谢相关酶活性 Si含量
分类号: S642.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在设施生产中,由于自身的特殊环境及大量肥料施入,加之无雨水淋洗等原因,造成土壤次生盐渍化,不仅严重影响了作物生长,而且降低其产量和品质。黄瓜（Cucumis sativus L.）是我国设施栽培面积最大的蔬菜作物之一,由于其根系较浅,具有喜肥不耐肥的特点,容易发生盐害。土壤次生盐渍化已成为设施黄瓜生产的主要障碍之一,其主要胁迫阴离子为NO₃^-。硅被认为是高等植物生长的有益元素,最近研究表明,硅能缓解植物的非生物胁迫（铝、重金属和盐胁迫）和生物胁迫（病虫害）。世界范围内土壤盐渍化问题的日益严重,制约了农作物产量的提高,因此硅能否提高植物耐盐性已成为目前该领域的研究热点。所以探讨外源加硅对NO₃^-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响,对指导设施黄瓜可持续生产具有重要的理论和实践意义。本课题在已有研究基础上,采用水培方式,设定不同浓度外源Si（Na₂SiO₃）处理黄瓜幼苗,探讨NO₃^-胁迫下,外源加硅对黄瓜幼苗生长、抗氧化酶系统、光合特性、氮代谢相关酶活性及植株内Si含量等的影响,以期为减轻设施土壤次生盐渍化危害奠定理论基础及开辟新的途径。取得主要结果如下:1、140 mmol·L^-1 NO₃^-胁迫下,外加0.5² mmol·L^-1 Si处理7 d后,黄瓜幼苗生长势、光合能力、抗氧化酶活性、硝酸还原酶（NR）活性及可溶性蛋白含量等均有不同程度的升高;丙二醛（MDA）含量显著降低,但随Si浓度逐渐增加,Si对过量NO₃^-胁迫的缓解效果呈先升高后降低趋势。外加1 mmol·L^-1 Si处理条件下,黄瓜幼苗生长势、光合能力、抗氧化酶活性、NR活性及可溶性蛋白含量比140 mmol·L^-1 NO₃^-胁迫下均显著升高, MDA含量降低程度也达最显著水平。当Si浓度高达2 mmol·L^-1时,幼苗生长势、光合能力、抗氧化酶活性、NR活性和可溶性蛋白含量逐渐下降,MDA含量开始上升,Si对NO₃^-胁迫的缓解效果减弱。综上表明,外加一定浓度的Si可通过提高黄瓜抗氧化酶活性、氮代谢水平及降低膜脂过氧化来缓解NO₃^-胁迫。其中1mmol·L^-1 Si效果最佳。2、140 mmol·L^-1 NO₃^-胁迫下,与对照相比,耐盐品种‘新泰密刺’和盐敏感品种‘神农春五’生长势均受到抑制,株高降低,叶面积减小,幼苗叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）及胞间CO₂浓度（Ci）均显著下降,说明NO₃^-胁迫对两黄瓜品种光合作用的抑制均为气孔限制,且对‘神农春五’的抑制程度大于‘新泰密刺’。外源添加1 mmol·L^-1 Si,‘新泰密刺’和‘神农春五’两黄瓜品种幼苗生长势均显著升高,Si对‘神农春五’株高生长的促进作用大于‘新泰密刺’,而对叶片生长的促进作用规律性相反;对‘神农春五’光合能力提高的程度大于‘新泰密刺’。3、140 mmol·L^-1NO₃^-胁迫下,随处理时间延长,两黄瓜品种幼苗抗氧化酶活性均不同程度降低,且盐敏感品种‘神农春五’抗氧化酶活性（除叶片中POD活性外）受抑制程度大于耐盐品种‘新泰密刺’。外源添加1 mmol·L^-1 Si处理,其SOD、POD、CAT和APX活性均明显提高;且对‘神农春五’酶活性（除根系中SOD活性和叶片CAT活性外）提高的程度大于‘新泰密刺’。说明外源加Si加速氧化还原系统的运行速率,提高盐胁迫下黄瓜幼苗清除自由基的能力,降低细胞膜脂过氧化水平,增强膜结构和功能的稳定性。4、140 mmol·L^-1NO₃^-胁迫处理下,随处理时间延长,黄瓜幼苗叶片和根系中NO₃^-和NH4+含量呈逐渐增加趋势,且‘神农春五’增加幅度大于‘新泰密刺’;Si含量呈降低趋势。外加Si后,能减少其幼苗对NO₃^-和NH₄⁺的吸收,且加硅处理下,其Si含量比不加硅处理明显升高。NO₃^-胁迫处理4 d后,黄瓜幼苗除GS活性及根系中GDH活性变化不显著外,NR、GOGAT和叶片中GDH活性均显著降低;处理8 d后,黄瓜幼苗叶片和根系中各氮代谢相关酶活性均比对照显著降低,且盐敏感品种‘神农春五’降低幅度大于耐盐品种‘新泰密刺’（叶片中NR活性除外）。添加1 mmol·L^-1Si能不同程度提高两黄瓜品种叶片和根系中NR、GS、GOGAT和GDH活性,且加硅对‘神农春五’中氮代谢酶的促进作用大于‘新泰密刺’（叶片中NR活性除外）。

全文目录

中文摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
1. 引言  12-26
  1.1 设施土壤次生盐渍化  12-19
    1.1.1 土壤次生盐渍化特点  12-13
    1.1.2 保护地土壤次生盐渍化形成原因  13-15
    1.1.3 保护地土壤次生盐渍化造成的危害  15-17
    1.1.4 保护地土壤次生盐渍化防治措施  17-19
  1.2 植物硅营养的性质与应用  19-25
    1.2.1 土壤中的有效硅及有效性硅肥的种类  19-20
    1.2.2 硅是植物体的组成部分  20-21
    1.2.3 硅对植物生长的重要性  21
    1.2.4 硅与植物生长和抗逆性  21-23
    1.2.5 硅提高植物抗逆性的机制  23-25
  1.3 本项研究的目的和意义  25-26
2. 材料与方法  26-30
  2.1 不同浓度外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长、抗氧化酶及氮代谢酶活性的影响  26-27
    2.1.1 试材预培养  26
    2.1.2 试验处理  26-27
  2.2 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响  27
    2.2.1 试材预培养  27
    2.2.2 试验处理  27
  2.3 测定项目与方法  27-29
    2.3.1 植株生长量测定  27
    2.3.2 抗氧化酶活性测定  27
    2.3.3 光合特性测定  27
    2.3.4 N0_3~-含量测定  27-28
    2.3.5 NH_4~+含量测定  28
    2.3.6 硝酸还原酶（NR）活性测定  28
    2.3.7 谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）活性测定  28
    2.3.8 TCA-SI 的测定  28-29
  2.4 数据统计分析  29-30
3 结果与分析  30-43
  3.1 不同浓度外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长量和抗氧化酶及氮代谢酶活性的影响  30-33
    3.1.1 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长量的影响  30
    3.1.2 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响  30-31
    3.1.3 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗丙二醛和可溶性蛋白含量的影响  31-32
    3.1.4 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性的影响  32-33
    3.1.5 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗硝酸还原酶活性的影响  33
  3.2 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响  33-43
    3.2.1 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长势的影响  33-34
    3.2.2 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗光合特性的影响  34-35
    3.2.3 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗叶片和根系MDA 含量的影响  35
    3.2.4 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性的影响  35-38
    3.2.5 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗氮代谢酶的影响  38-41
    3.2.6 对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗叶片和根系硅含量的影响  41-43
4 讨论  43-49
  4.1 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗生长势的影响  43-44
  4.2 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响  44-45
  4.3 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗活性氧清除系统的影响  45-46
  4.4 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗氮同化途径酶活性的影响  46-48
  4.5 外源硅对N0_3~-胁迫下黄瓜幼苗SI 含量的影响  48-49
5 结论  49-50
参考文献  50-64
致谢  64-65
攻读硕士期间发表的论文情况  65-66
硕士学位论文内容简介及自评  66

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