外源抗坏血酸对镉和酸雨伤害下油菜幼苗生长的影响及其作用机理

论文摘要

镉和酸雨污染易使油菜幼苗受到伤害,引起氧化胁迫,干扰其生理代谢,降低幼苗的抗性,抑制幼苗生长,最终影响植株的生长发育。本研究以甘蓝型油菜（Brassicanapus L.）秦油7号为材料,采用水培的方式研究了外源抗坏血酸（Exterior ascorbic acid,ExAsA）对镉伤害下油菜幼苗生长的影响,以苏油1号为材料,采用土培的方式研究了不同酸度模拟酸雨对油菜幼苗生长的影响及外源抗坏血酸对幼苗酸雨急性伤害的缓解效应,以探讨外源抗坏血酸缓解油菜幼苗镉胁迫的调控机制与施用方法,明确了调控酸雨伤害的机理与使用浓度,为抗坏血酸在油菜实际生产上的应用提供理论依据。试验结果表明:1. 25mg·L-1CdCl2·2.5H2O溶液对油菜幼苗造成了明显的伤害,抑制了油菜幼苗的生长,诱导谷胱甘肽（GSH）大量积累,可溶性蛋白含量以及SOD、POD、CAT酶活性先有升高后显著下降,这说明油菜幼苗通过调节自身的保护机制以提高其抵抗镉胁迫的能力,但随着胁迫时间的延长,植株的自身调节能力有限,抗氧化酶活性和内源非酶抗氧化剂-还原型抗坏血酸（AsA）含量显著下降,其产生的活性氧超过了系统的清除能力,从而产生氧化伤害,表现为叶绿素和类胡萝卜素含量下降,膜脂过氧化物丙二醛（MDA）含量和相对电导率（RC）急剧上升。2.向油菜幼苗叶表面喷施抗坏血酸后,与未喷施AsA处理相比,植株干物质积累都有不同程度上升,叶绿素和和类胡萝卜素含量的下降幅度减小,抗氧化酶SOD、POD、CAT活性、非酶抗氧化剂-AsA及GSH含量和可溶性蛋白含量均升高,胁迫导致的膜脂过氧化受到有效抑制,丙二醛含量和相对电导率均维持在较低水平,地下部单位质量镉含量、单株地下部镉积累量以及单株地上部镉积累量升高,地上部单位质量镉含量下降。综合看来,低浓度的抗坏血酸对Cd胁迫有较好的缓解作用,每12天喷施一次1 mmol·L-1ExAsA的缓解效果最佳;而高浓度、多频次处理的抗坏血酸对油菜幼苗不但没有明显缓解作用,反而对叶片有一定的伤害。3.在本实验的酸雨处理方式下,当酸雨pH≥4.0时,在一定程度上刺激了幼苗的生长,幼苗的生物量、色素含量维持在与对照（pH6.0）相当或更高的水平,抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性和非酶抗氧化剂（AsA和GSH）含量与对照相比无显著差异。随着酸雨酸度的增大,抗氧化保护系统遭到破坏,抗氧化酶活性和非酶抗氧化剂含量逐渐下降,且下降速度越来越快,诱导膜脂过氧化,丙二醛含量和相对电导率显著增加,幼苗的生长受到影响,表现为生物量、色素含量开始下降。当酸雨pH≤2.5,幼苗叶片在24h-72h内即可观察到不同程度的伤斑。可见短期酸雨pH≥4.0酸雨处理对油菜幼苗影响不大。4. pH2.5是油菜幼苗酸雨急性伤害阈值,抑制了油菜幼苗的生长,使幼苗叶片受损并出现白色针点状斑点,生物量、色素含量、抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性、非酶抗氧化剂（AsA和GSH）含量和可溶性蛋白含量显著下降,细胞膜脂过氧化,丙二醛含量和相对电导率显著增加。喷施适宜浓度的抗坏血酸可有效缓解pH2.5酸雨对油菜幼苗的伤害,使抗氧化酶活性和非酶抗氧化剂含量稳定在较高的水平,从而抑制活性氧对细胞的攻击,丙二醛含量和相对电导率下降。综合看来,随着抗坏血酸喷施浓度的增加,其对幼苗酸雨伤害的缓解效果先增加后下降,并以4.0 mmol·L-1的效果最佳。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1 抗坏血酸的生理功能
• 1.1 参与植物细胞内活性氧的清除
• 1.2 调节酶的活性并可作为一些酶的辅酶
• 1.3 参与植物细胞的生长发育
• 2 植物体内抗坏血酸对几种主要逆境胁迫的响应
• 2.1 温度胁迫
• 2.1.1 低温
• 2.1.2 高温
• 2.2 盐胁迫
• 2.3 水分胁迫
• 2.4 金属元素胁迫
• 2.5 其他胁迫
• 3 外源抗坏血酸对各种逆境胁迫的调控
• 3.1 抗温度胁迫
• 3.2 抗水分胁迫
• 3.3 抗金属元素胁迫
• 3.4 抗病
• 3.5 其他
• 4 镉和酸雨对植物生长的影响
• 4.1 镉对植物生长的影响
• 4.1.1 镉对细胞生长的影响
• 4.1.2 镉对植物抗氧化系统的影响
• 4.1.2.1 对抗氧化酶保护系统的影响
• 4.1.2.2 对非酶抗氧化保护系统的影响
• 4.1.3 镉对植物光合代谢的影响
• 4.1.4 镉对植物氮代谢的影响
• 4.1.5 镉对植物糖代谢的影响
• 4.1.6 镉对植物矿质代谢的影响
• 4.1.7 镉对植物产量品质的影响
• 4.2 酸雨对植物生长的影响
• 4.2.1 酸雨对植物种子萌发和幼苗生长的影响
• 4.2.2 酸雨对植物器官的影响
• 4.2.3 酸雨对植物抗氧化系统的影响
• 4.2.4 酸雨对植物光合呼吸代谢的影响
• 4.2.5 酸雨对植物氮代谢的影响
• 4.2.6 酸雨对植物矿质代谢的影响
• 4.2.7 酸雨对植物产量品质的影响
• 5 本文研究意义和目的
• 参考文献
• 第二章 外源抗坏血酸多频次喷施对油菜幼苗耐镉性的影响
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验设计
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 镉胁迫下抗坏血酸对油菜幼苗生物量的影响
• 2.2 镉胁迫下抗坏血酸对油菜幼苗叶绿素和类胡萝卜素含量的影响
• 2.3 镉胁迫下抗坏血酸对油菜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响
• 2.4 镉胁迫下抗坏血酸对油菜幼苗叶片丙二醛含量的影响
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 第三章 外源抗坏血酸单次喷施对油菜幼苗镉伤害的缓解效应
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验设计
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗生物量的影响
• 2.2 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗色素含量的影响
• 2.3 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗镉积累的影响
• 2.4 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗抗氧化酶的影响
• 2.5 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗非酶抗氧化剂的影响
• 2.6 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.7 不同浓度的外源抗坏血酸处理对镉胁迫下油菜幼苗丙二醛含量和相对电导率的影响
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 第四章 抗坏血酸不同处理间隔时间对油菜幼苗镉胁迫缓解效应的影响
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 试验设计
• 1.3 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗生物量的影响
• 2.2 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗色素含量的影响
• 2.3 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗镉积累的影响
• 2.4 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗抗氧化酶的影响
• 2.5 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗非酶抗氧化剂的影响
• 2.6 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.7 不同抗坏血酸处理间隔时间对镉胁迫下油菜幼苗丙二醛含量和相对电导率的影响
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 第五章 模拟酸雨对油菜幼苗生长的影响
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 模拟酸雨配置
• 1.3 试验设计
• 1.4 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 模拟酸雨对油菜幼苗生物量的影响
• 2.2 模拟酸雨对油菜幼苗色素含量的影响
• 2.3 模拟酸雨对油菜幼苗抗氧化酶的影响
• 2.4 模拟酸雨对油菜幼苗非酶抗氧化剂的影响
• 2.5 模拟酸雨对油菜幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.6 模拟酸雨对油菜幼苗丙二醛含量和相对电导率的影响
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 第六章 外源抗坏血酸对油菜幼苗酸雨急性伤害的缓解效应
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 材料和方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 模拟酸雨配置
• 1.3 试验设计
• 1.4 测定项目与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗生物量的影响
• 2.2 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗色素含量的影响
• 2.3 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗抗氧化酶的影响
• 2.4 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗非酶抗氧化剂的影响
• 2.5 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗可溶性蛋白含量的影响
• 2.6 外源抗坏血酸对酸雨胁迫下油菜幼苗丙二醛含量和相对电导率的影响
• 3 讨论与结论
• 3.1 pH2.5酸雨对油菜幼苗的伤害
• 3.2 抗坏血酸的缓解效应
• 参考文献
• 第七章 综合讨论与结论
• 第一节 讨论
• 1 重金属镉和酸雨胁迫效应
• 1.1 镉胁迫效应
• 1.2 酸雨胁迫效应
• 2 外源抗坏血酸的缓解调控机理
• 3 适宜的外源抗坏血酸施用浓度和间隔时间
• 4 外源抗坏血酸缓解逆境胁迫效应
• 第二节 结论
• 参考文献
• 致谢