盐碱土上马蔺的渗透调节和光合适应性研究

论文题目: 盐碱土上马蔺的渗透调节和光合适应性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 孙广玉

导师: 王学臣

关键词: 马蔺,渗透调节,光合日变化,叶绿素荧光,状态转换,盐碱土

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文研究了生长在盐碱土上马蔺的生长、渗透调节和内源激素ABA的变化,盐碱土生长的马蔺光合日变化、光适应特性、光合机构的控制和马蔺对盐碱土和干旱的光合特点,结果如下: 1、马蔺在7～8月份生长速率较快,其平均株高为50～90cm,分蘖枝为5～8个,生物量为47.2g/株。8月份以后生物量逐渐减小。马蔺的生长过程呈S型曲线变化。生物量干重增重过程大致分为缓慢、快速和停止生长3个生长阶段。马蔺叶片中Na+、K+和脯氨酸的含量随着盐碱度的变化而改变,盐碱度较大,即pH高的月份,马蔺叶片中Na+、K+和脯氨酸的含量也同样增加,叶片细胞的膜透性增强。渗透调节物质的增加,降低了叶片水势,维持了细胞膨压,保持了马蔺在盐碱土的正常生长。 2、与对照相比处理材料叶片中ABA含量显著增加,外源ABA的加入降低了盐碱胁迫引起的MDA和H2O2量的增加,延缓了盐碱胁迫引起的CAT活性的衰减,提高了GR活性。盐碱长期胁迫明显增加了马蔺叶片ABA含量,但是不同植物根系中ABA含量存在着差异。在8天内,马蔺和大豆根系的ABA含量与土壤中ABA含量相差不大,根系ABA流向土壤,使土壤ABA水平在短期内提高,与土壤ABA之间建立了平衡关系。玉米根系ABA明显高于土壤ABA水平,与土壤之间没有交换关系,这主要与玉米根系内皮层的凯氏带有关。 3、马蔺叶片Pn和Tr均呈现双峰曲线,具有光合午休现象。这种现象出现的原因是由于较高的太阳辐射引起叶片温度的升高,叶片的羧化效率（CE）和表观量子产额（AQY）的下降造成的。 4、在马蔺叶片的成熟衰退过程中,光合能力、羧化效率、表观量子效率都逐渐下降,但是PSⅡ最大光化学效率在整个生育期基本维持恒定。同时叶片的羧化效率（CE）和RuBP的再生能力(A350)二者下降的幅度高于表观量子产额（AQY）和电子传递能力(Jmax)。也就是说,在马蔺叶片光合衰退过程中,光饱和时的光合速率及光饱和点的下降幅度显著大于CO2饱和时的光合速率及CO2饱和点的下降幅度,A350/Jmax逐渐下降,说明光合暗反应过程的衰退幅度大于光反应过程的衰退幅度。 5、马蔺叶片原初光化学效率（Fv/Fm）,实际光化学效率（ΦPSⅡ）的日变化与光强有关,中午PSⅡ功能下调,有明显的光抑制。在光合有效辐射（PAR）逐渐增强时,Fv/Fm和ΦPSⅡ降低,非光化学猝灭（NPQ）增加,激发能由PSⅠ向PSⅡ分配,说明引起马蔺光抑制的原因除了NPQ之外,分配给PSⅡ能量增加后进一步促进PSⅡ可逆失活是非常重要的因素。PAR逐渐减小时,光抑制逐渐减缓,光化学效率恢复,这主要是NPQ减小,尤其是激发能分配不平衡性系数（β/α-1）下降,PSⅡ能量负荷减轻,失活的PSⅡ恢复活性的结果。 6、盐碱（含盐量0.36%、pH8.90）处理对马蔺叶片PSⅡ光化学活性（Fv/Fm）影响不大,但降低了电子传递速率（ETR）。盐碱伴随着干旱胁迫明显降低了PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学猝灭（qP）和PSⅡ反应中心的光能捕获效率（Fv′/Fm′）,分配给PSⅠ的激发能减少了33.3%,分配给PSⅡ激发能的份额增加了18.1%,激发能分配失衡。进一步揭示了盐碱和干旱胁迫下,非光化学耗散（NPQ）的增加和状态转换（由状态2向状态1转换）是马蔺减弱逆境伤害的重要适应机制。 7、盐胁迫降低了马蔺光合作用和气孔导度,对Fv/Fm没有影响。在盐胁迫的基础上碱胁迫却降低了Fv/Fm。外源Ca2+和ABA可以明显缓解盐胁迫下的光抑制,外源Ca2+对碱胁迫作用不大,ABA发挥重要的作用。因此,pH值对马蔺光合作用的影响比NaCl更为严重。

论文目录:

中文摘要

Abstract

缩写词

目录

第一章 引言

1．1 本研究课题的学术背景及其理论与实际意义

1．2 国内外已有的文献综述

1．2．1 盐碱土的概念

1．2．2 松嫩平原盐碱化

1．2．3 松嫩平原草地盐碱化的成因

1．2．3．1 松嫩平原草地盐碱化的成因与类型

1．2．3．2 原生盐渍化

1．2．3．3 次生盐溃化

1．2．3．4 松嫩平原盐碱化草地土壤主要类型

1．2．3．5 次生盐渍化过程中常见的次生盐生植物群落类型及其演替规律

1．2．4 盐碱土改良措施

1．2．4．1 水利改良

1．2．4．2 工程改良

1．2．4．3 生物改良

1．2．4．4 农业改良

1．2．5 植物抗盐碱研究进展

1．2．5．1 盐胁迫与细胞膜的关系

1．2．5．2 盐胁迫下活性氧伤害和植物防御性反应

1．2．5．3 盐胁迫与植物的生长发育

1．2．5．4 盐胁迫下的植物渗透调节

1．2．5．5 盐碱胁迫下的光合作用

1．2．5．6 盐胁迫下植物体内的盐份区域化

1．2．5．7 植物结构与其耐盐性的关系

1．2．6 马蔺的生物学特性及其抗逆性

1．2．6．1 马蔺的生物学特性

1．2．6．2 马蔺的地理分布

1．2．6．3 马蔺的耐盐碱特性

1．3 本论文研究的来源及主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 主要研究内容

第二章 马蔺在盐碱土上的生长特点和渗透调节能力

2．1 材料和方法

2．1．1 供试材料的特性和取样方法

2．1．2 叶片膜透性和渗透调节物质的测定

2．1．3 叶片水势和渗透势的测定

2．2 结果和分析

2．2．1 盐碱土上马蔺的生长特性

2．2．2 马蔺叶片渗透调节能力对盐碱的响应特性

2．2．3 叶片水势和渗透势的变化

2．2．4 不同土壤上的马蔺渗透调节物质

2．2．4．1 马蔺叶片细胞透性的影响

2．2．4．2 马蔺叶片脯氨酸的变化

2．2．4．3 马蔺叶片MDA含量的变化

2．2．4．4 马蔺叶片可溶性糖的变化

2．3 讨论

第三章 盐碱地马蔺光合日变化的研究

3．1 材料与方法

3．1．1 试验地点的自然状况

3．1．2 试验材料

3．1．3 测定方法和内容

3．2 结果与分析

3．2．1 马蔺叶片Pn的日变化

3．2．2 马蔺蒸腾速率的日变化

3．2．3 叶片水分利用效率的日变化

3．2．4 马蔺叶片气孔导度的日变化

3．2．5 Pn、Tr和Gs与环境因素的关系

3．2．6 马蔺叶片表观量子产额和羧化效率的变化

3．3 讨论

第四章 盐碱地马蔺叶片光系统对光环境的适应特性

4．1 材料和方法

4．1．1 供试材料

4．1．2 叶绿素荧光参数的测定

4．2 结果与分析

4．2．1 马蔺叶片F_v／F_m和ΦPSⅡ的日变化

4．2．2 马蔺叶片对PAR由弱到强的响应

4．2．3 马蔺叶片对PAR由强到弱的响应

4．3 讨论

第五章 马蔺叶片叶绿素荧光对盐碱和干旱胁迫的响应

5．1 材料和方法

5．1．1 研究材料及处理

5．1．2 测定方法

5．2 结果与分析

5．2．1 干旱和盐碱胁迫对PSⅡ最大光化学效率(F_v／F_m)的影响

5．2．2 干旱和盐碱胁迫对光照条件下开放PSⅡ反应中心光能捕获效率(F_v′／F_m′)的影响

5．2．3 干旱和盐碱胁迫对非光化学猝灭的影响

5．2．4 盐碱和干旱处理对PSⅡ和PSⅠ之间激发能分配的影响

5．3 讨论

第六章 盐碱胁迫对马蔺体内ABA含量和分配的影响

6．1 试验材料和方法

6．1．1 试验设计和材料

6．1．2 膜脂过氧化作用的测定

6．1．3 过氧化氢(H_2O_2)含量的测定

6．1．4 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

6．1．5 过氧化物酶(POD)活性的测定

6．1．6 过氧化氢酶(CAT)活性的测定

6．1．7 谷胱甘肽还原酶(GR)活性的测定

6．1．8 脱落酸(ABA)含量的测定

6．2 结果与分析

6．2．1 盐碱胁迫下外源ABA对马蔺叶片细胞活性氧代谢、ABA的影响

6．2．1．1 马蔺叶片细胞膜脂过氧化和H_2O_2含量的变化。

6．2．1．2 马蔺叶片细胞中抗氧化保护酶类活性的变化

6．2．1．3 马蔺叶片细胞中ABA含量的变化

6．2．2 马蔺体内ABA的分配

6．2．2．1 马蔺在盐碱胁迫下叶片和根系中ABA

6．2．2．2 在盐碱胁迫下土壤中的ABA

6．3 讨论

6．3．1 ABA对马蔺细胞膜损伤及抗氧化系统的影响

6．3．2 ABA在植株上的运输和分配

第七章 盐碱土马蔺叶片成熟衰老过程中光系统和碳同化系统的变化

7．1 材料和方法

7．1．1 试验地的自然条件

7．1．2 试验处理

7．1．3 测定内容

7．1．3．1 光合生理参数的测定

7．1．3．2 叶绿素荧光参数的测定

7．2 结果与分析

7．2．1 不同叶位叶片在成熟衰老成熟过程中Pn的变化

7．2．2 不同叶位叶片成熟衰老过程中CE、A_(350)和AQY的变化

7．2．3 叶片成熟衰老过程中最大光化学效率(Fv／Fm)和非光化学猝灭(NPQ)的变化

7．2．4 马蔺叶片不同生育时期A_(350)／J_(max)的变化

7．3 讨论

第八章 马蔺叶片PSⅡ对盐碱的响应和Ca~(2+)的缓解作用

8．1 材料和方法

8．1．1 供试材料

8．1．2 NaCl和pH处理

8．1．3 Ca~(2+)离子处理和ABA处理

8．1．4 光合速率的测定

8．1．5 光抑制处理

8．1．6 水势和渗透势的测定

8．1．7 叶绿素荧光的测定

8．1．8 脯氨酸含量测定

8．2 结果与分析

8．2．1 盐胁迫对马蔺叶片水分状况和光合作用的影响

8．2．2 盐碱胁迫对F_v／F_m的影响

8．2．3 pH对马蔺光合机构的影响

8．2．4 pH值对NPQ组分的影响

8．2．5 Ca~(2+)对NaCl处理的马蔺叶片F_v／F_m影响

8．2．6 Ca~(2+)和ABA对盐碱胁迫下马蔺叶片脯氨酸含量的影响

8．3 讨论

8．3．1 马蔺叶片PSⅡ对NaCl的耐力

8．3．2 盐碱胁迫对马蔺光合机构的影响

8．3．3 外源Ca~(2+)和ABA对光抑制的减轻作用

参考文献

致谢

作者简历

发布时间: 2006-04-05

参考文献

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