酸和铁胁迫对紫花苜蓿草酸代谢的影响

论文摘要

紫花苜蓿为豆科苜蓿属多年生牧草,素有“牧草之王”的美誉,在世界各地被广泛栽培利用。但是我国南方酸性土壤限制了紫花苜蓿的推广种植。在酸性土壤中,低pH值是限制植物生长的主要障碍因子之一;更重要的是低土壤pH值所产生的间接影响,这时土壤中抑制植物生长的主要因素之一是Fe2+的浓度过高,即铁毒。酸性土壤上,常常发生过多的H+和Fe2+等离子对植物共同产生胁迫。有关紫花苜蓿在酸性土壤的表现的研究不多,以往的研究大多数集中在耐酸性土壤的紫花苜蓿品种的筛选、一般生理指标的测定,而在各种酸铁胁迫下紫花苜蓿有机酸代谢及其作用的研究还未见报道。本论文研究可以为了解酸、铁胁迫下紫花苜蓿草酸代谢机理,指导在南方酸性土壤条件下紫花苜蓿的选育提供一定的参考。本试验以紫花苜蓿的WL525和三得利两个品种为对象,通过不同酸和铁处理,探讨了在酸、铁胁迫下紫花苜蓿中草酸代谢的变化规律,探讨低分子量有机酸在紫花苜蓿抵御酸性铁胁迫环境中的作用。主要得到以下结论:1)强酸胁迫下草酸分泌量、根系草酸含量、叶片草酸含量均有增加。此外,叶片中的草酸可能通过茎被转运到根部,根部累积草酸,一部分草酸被分泌到根系外。强酸胁迫增加了根系草酸分泌量在一方面可能与强酸环境导致根系质膜透性增加有关。另一方面强酸胁迫下根系草酸含量增加,根系草酸含量持续上升,根系草酸含量高于叶片草酸含量,即草酸在根系累积,草酸可能在维持细胞内pH平衡中有重要的作用,草酸可能作为一种缓冲物质,其在根系的累积有利于调节胞内pH,维持细胞内pH的平衡;同时,草酸被分泌到环境中与H+结合,可以降低环境低pH胁迫。2)缺铁胁迫下,苜蓿根系草酸分泌量呈现出持续上升的趋势,说明缺铁胁迫诱导草酸的产生和分泌。长时间缺铁胁迫增加根系草酸分泌量,表明草酸在紫花苜蓿抵御缺铁胁迫中可能具有重要的作用。缺铁胁迫下根系草酸分泌持续增加有利于更充分利用环境中的Fe,叶片草酸增加和根系草酸累积均有利于向外分泌更多的草酸,但叶片草酸和根系草酸的含量受多种因素影响而变化。3)与对照相比,富铁胁迫显著增加了根系草酸的分泌量,其中胁迫下两品种在处理1d时草酸分泌量就都明显较高;富铁胁迫显著提高了叶片草酸含量。富铁胁迫下紫花苜蓿根系大量累积草酸,一部分分泌到环境中去,从而降低Fe2+毒害。同时根系累积草酸有利于在根部累积更多的铁,阻隔更多的铁进入根系内,从而减轻铁胁迫。叶片产生更多的草酸有利于草酸的向下运输,有利于Fe2+的螯合、氧化以及铁的转运。说明草酸在紫花苜蓿抵御富铁胁迫中具有一定的作用,缓解Fe2+胁迫。4)酸性缺铁胁迫处理下,两种苜蓿的根系草酸分泌量均持续上升,胁迫显著增加了根系草酸分泌量。酸性缺铁胁迫增加了叶片草酸含量但不显著。时间越长,胁迫越显著。说明草酸在紫花苜蓿抵御酸性缺铁胁迫中具有一定的作用。5)酸性富铁胁迫显著增加了根系草酸分泌量,并且在短时间内即增加根系草酸分泌量。与对照相比,酸性富铁胁迫明显增加了根系草酸含量,根系草酸累积量增加有利于根分泌草酸、减轻胞内Fe2+毒害和铁的转运;此外叶片草酸含量变化无多大规律。6)各种酸、铁胁迫下,草酸含量均变现为:根系草酸>叶片草酸>根系分泌草酸。紫花苜蓿根分泌草酸、根系草酸和叶片草酸三者相互联系、相互影响,共同起着抵御胁迫的作用。7)草酸在紫花苜蓿抵御环境各种酸铁胁迫中具有一定的作用。

论文目录

• 摘要
• SUMMARY
• 第一章 文献综述
• 1.1 紫花苜蓿研究现状
• 1.2 植物耐酸性的研究现状
• 1.3 植物耐铁性研究
• 1.3.1 铁的吸收和转运
• 1.3.2 植物缺铁胁迫
• 1.3.3 植物过量铁胁迫
• 1.4 低分子量有机酸与金属胁迫
• 1.4.1 低分子量有机酸及其在植物营养中的作用
• 1.4.2 有机酸与缺铁胁迫
• 1.4.3 有机酸与Al 胁迫
• 1.4.4 有机酸与重金属胁迫
• 1.5 草酸的研究进展
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 研究内容与方法
• 2.2.1 处理方法
• 2.2.2 有机酸的收集、制备和测定
• 2.2.3 主要试剂和仪器设备
• 第三章 结果与分析
• 3.1 利用IC590 离子色谱仪测定草酸
• 3.1.1 色谱分离条件的选择
• 3.1.2 本试验分离条件下草酸标准品色谱图和待测样品的色谱图
• 3.1.3 草酸标准曲线的建立
• 3.1.4 回收率测定
• 3.2 不同PH 值对紫花苜蓿草酸含量的影响
• 3.2.1 不同pH 值对根系草酸分泌量的影响
• 3.2.2 不同pH 值对根系草酸含量的影响
• 3.2.3 不同pH 值对叶片草酸含量的影响
• 3.2.4 pH4.5 下根分泌草酸、根系草酸和叶片草酸之间的关系
• 3.3 铁胁迫对紫花苜蓿草酸含量的影响
• 3.3.1 铁胁迫对草酸分泌量的影响
• 3.3.2 铁胁迫对根系草酸含量的影响
• 3.3.3 铁胁迫对叶片草酸含量的影响
• 3.3.4 不同Fe 胁迫下叶片草酸、根系草酸和根分泌草酸之间的关系
• 2+共同胁迫对紫花苜蓿草酸的影响'>3.4 PH 和Fe²⁺共同胁迫对紫花苜蓿草酸的影响
• 2+共同胁迫对根分泌草酸含量的影响'>3.4.1 pH 和Fe²⁺共同胁迫对根分泌草酸含量的影响
• 2+共同胁迫对苜蓿根系草酸含量的影响'>3.4.2 pH 和Fe²⁺共同胁迫对苜蓿根系草酸含量的影响
• 2+共同胁迫对苜蓿叶片草酸含量的影响'>3.4.3 pH 和Fe²⁺共同胁迫对苜蓿叶片草酸含量的影响
• 2+共同胁迫下根分泌草酸、根系草酸和叶片草酸之间的关系'>3.4.4 pH 和Fe²⁺共同胁迫下根分泌草酸、根系草酸和叶片草酸之间的关系
• 第四章 讨论
• 4.1 强酸胁迫与苜蓿草酸含量变化的关系
• 4.2 铁胁迫与苜蓿草酸含量变化的关系
• 4.2.1 缺铁胁迫与苜蓿草酸含量变化的关系
• 4.2.2 富铁胁迫与苜蓿草酸含量变化的关系
• 4.3 酸、铁共同胁迫与苜蓿草酸含量变化的关系
• 4.3.1 酸性缺铁胁迫与草酸含量变化的关系
• 4.3.2 酸性富铁胁迫与草酸含量变化的关系
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 导师简介
• 作者简介