硒对小白菜盐胁迫的缓解效应及其机理研究

论文摘要

土壤盐渍化是农业生产的主要障碍因素之一,通过化学调控减少盐胁迫对植物的伤害,提高植物自身对盐渍环境的适应能力,对于促进作物的高产稳产,加强盐渍土的治理和综合开发利用具有重要意义。硒是一种重要的生命元素,具有减少植物逆境伤害的作用。利用硒缓解盐分胁迫是提高植物耐盐能力的重要生物学途径。本研究以小白菜为供试材料,采用培养试验、田间小区试验及化学分析相结合的方法,研究了硒对小白菜盐胁迫的影响,明确了硒对小白菜盐胁迫的缓解效应,分析了盐胁迫条件下硒对小白菜抗氧化能力、膜稳定性、光合作用和能量代谢变化的影响机制,从细胞生理、生物化学和超微结构等多个层面上揭示了硒缓解小白菜盐胁迫的机理,为硒提高植物对盐分逆境适应能力提供了依据。本研究得出以下主要结论:1.硒提高盐胁迫下小白菜种子萌发能力,提高盐胁迫下小白菜的出苗率。基施硒低盐胁迫下提高出苗率17.91%-34.92%,高盐胁迫下提高出苗率65.20%-94.76%;硒浸种在低盐胁迫下提高出苗率20.65%-40.28%;高盐胁迫下提高出苗率123.02%-146.71%。2.硒促进盐胁迫下小白菜对N、P、K、Ca和Mg的吸收,增加盐胁迫下小白菜的产量。随着盐胁迫程度的提高,小白菜的生物量呈下降趋势。在低盐胁迫下,施硒小白菜生物量显著增加,基施增加7.66%,喷施增加5.96%,浸种增加4.85%;在高盐胁迫下,土壤基施硒和叶片喷施硒对小白菜有显著增产作用,分别增产10.27%和8.07%。小区试验施硒显著提高小白菜产量7.17%。说明盐胁迫下硒对小白菜有增产作用。3.硒抑制了盐胁迫下小白菜质膜透性的增加。在不施硒的情况下,随盐胁迫程度的加大,小白菜质膜透性逐渐增大,盐胁迫使小白菜叶片相对电导率显著提高21.82%-41.43%。施硒显著降低盐胁迫下小白菜叶片的相对电导率,土壤基施硒降低21.61%-25.61%,叶面喷施硒降低12.05%-18.55%。表明硒对盐胁迫下小白菜的质膜选择透性功能起到了良好的保护作用,使质膜破坏程度轻,离子渗出少,有效保护了盐胁迫对质膜的伤害,维持了膜良好的选择透性功能。4.硒增强了盐胁迫下小白菜的渗透调节功能,促进了小白菜的水分代谢。盐胁迫下硒改善了小白菜的渗透调节功能,抑制了小白菜体内Cl-和Na+的累积,促进对K+、Ca2+的吸收,提高K+/Na+、Ca2+/Na+值,小白菜体内可溶糖的积累量显著提高,脯氨酸的积累量显著降低。硒促进细胞维持平衡的渗透压,也有效防止了单盐毒害的发生。缓解小白菜生理缺水,促进水分代谢的正常进行。在不施硒的情况下,随盐胁迫程度的升高,小白菜叶片的相对含水量逐渐下降,下降幅度为7.34%-10.95%。施硒显著提高盐胁迫下小白菜叶片的相对含水量,土壤基施硒提高8.16%-12.37%,叶面喷施硒提高6.30%-9.07%。硒浸种在低盐胁迫下提高5.50%,高盐胁迫下效果不显著。5.硒提高盐胁迫下小白菜的抗氧化能力。盐胁迫下施硒显著提高小白菜体内GSH、Vc、Se三种抗氧化物质的含量,显著提高小白菜体内GSH-Px、GR、POD、SOD四种抗氧化酶活性,为提高抗氧化功能奠定了物质基础。硒显著降低盐胁迫下小白菜体内自由基的累积量,基施硒减少小白菜叶片O2-?含量16.61%-25.66%,喷施硒减少11.19%-18.50%。硒显著减少盐胁迫下小白菜过氧化作用的终产物MDA的积累量,基施硒减少16.96%-24.71%,喷施硒减少12.21%-20.21%。硒显著提高盐胁迫下小白菜的综合抗氧化能力,基施硒提高17.84%-29.00%,喷施硒提高15.21%-20.42%。6.硒维持了盐胁迫下小白菜质膜的稳定性。盐胁迫下施硒显著改善小白菜质膜的结构和功能。盐胁迫下施硒使小白菜叶片中叶绿体数目多,基粒片层多,垛叠整齐,叶绿体超微结构得到明显改善;硒提高盐胁迫下小白菜膜脂脂脂肪酸不饱和度（IUFA）,基施提高22.49%-43.40%,喷施提高9.63%-37.94%。施硒有效防止膜脂变性,维持了膜脂脂肪酸的平衡,使膜保持良好的流动性。认为质膜物理结构、化学组成之所以能维持在良好状态,是因为施硒抑制了有害离子的积累,提高了小白菜的抗氧化作用,缓解了膜脂过氧化作用的发生,有效保护了小白菜的膜系统。缓解了因盐分逆境导致的小白菜膜系统的损伤。7.硒改善了盐胁迫下小白菜的光合作用。施硒显著提高盐胁迫下小白菜叶绿素b含量和叶绿素总量,抑制叶绿素a/b值的升高,显著提高光合速率。基施硒分别提高叶绿素b和叶绿素总含量16.10%-58.52%和4.83%-26.41%,提高光合速率25.40%-68.09%;喷施硒分别提高叶绿素b和叶绿素总含量11.69%-35.57%和4.34%-21.25%,提高光合速率17.46%-63.83%。保证了盐胁迫下小白菜光合作用的正常进行。8.硒促进了盐胁迫下小白菜的能量代谢。施硒提高了盐胁迫下小白菜体内ATP的含量,维持能量代谢正常进行。基施硒提高小白菜体内ATP含量18.31%-48.16%,喷施硒提高15.53%-35.20%。硒保证了盐胁迫下小白菜充足的能量供应,维持生物体正常生命活动的动力需要。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 土壤盐渍化及其治理途径
• 1.1.1 土壤盐渍化对农业和环境的影响
• 1.1.2 土壤盐渍化的治理途径
• 1.2 盐胁迫对植物的伤害与植物的适应
• 1.2.1 盐胁迫对植物伤害与植物适应的表现
• 1.2.2 盐胁迫对植物伤害的机理
• 1.3 硒素及其生物学效应
• 1.3.1 土壤中硒的含量与分布
• 1.3.2 硒的生物学效应
• 1.4 研究内容与技术路线
• 2 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方案与分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 盐胁迫下硒对小白菜生长发育的影响
• 3.1.1 盐胁迫下硒对小白菜种子萌发的影响
• 3.1.1.1 盐胁迫条件的选择
• 3.1.1.2 不同施硒方式对盐胁迫下小白菜种子萌发的影响
• 3.1.2 盐胁迫下硒对小白菜出苗的影响
• 3.1.2.1 盐胁迫条件的选择
• 3.1.2.2 不同施硒方式对小白菜出苗的影响
• 3.1.3 盐胁迫下硒对小白菜养分吸收的影响
• 3.1.3.1 不同施硒方式对小白菜N、P、K、Ca、Mg 吸收的影响
• 3.1.3.2 不同程度盐胁迫下硒对小白菜N、P、K、Ca、Mg 吸收的影响
• 3.1.4 盐胁迫下硒对小白菜生物量的影响
• 3.2 硒对小白菜盐胁迫的缓解效应
• 3.2.1 硒对盐胁迫下小白菜质膜透性的影响
• 3.2.1.1 不同施硒方式对盐胁迫下小白菜质膜透性的影响
• 3.2.1.2 不同程度盐胁迫下硒对小白菜质膜透性的影响
• 3.2.2 硒对盐胁迫下小白菜水分代谢的影响
• 3.2.2.1 不同施硒方式对盐胁迫下小白菜相对含水量的影响
• 3.2.2.2 不同程度盐胁迫下硒对小白菜相对含水量的影响
• 3.2.3 硒对盐胁迫下小白菜渗透调节的影响
• 3.2.3.1 硒对盐胁迫下小白菜盐害离子累积的影响
• 3.2.3.2 硒对盐胁迫下小白菜离子渗透平衡的影响
• 3.2.3.3 硒对盐胁迫下小白菜有机渗透调节物质的影响
• 3.3 硒对小白菜盐胁迫的缓解机理
• 3.3.1 提高抗氧化能力
• 3.3.1.1 抗氧化物质含量的变化
• 3.3.1.2 抗氧化酶活性的变化
• 3.3.1.3 抗氧化效果的变化
• 3.3.2 维持膜稳定性
• 3.3.2.1 质膜结构的变化
• 3.3.2.2 膜脂脂肪酸组成的变化
• 3.3.3 改善光合作用
• 3.3.3.1 叶绿素含量的变化
• 3.3.3.2 光合速率的变化
• 3.3.4 促进能量代谢
• 3.3.4.1 不同施硒方式下小白菜ATP 含量的变化
• 3.3.4.2 不同程度盐胁迫下施硒小白菜ATP 含量的变化
• 4 讨论
• 4.1 硒提高盐胁迫下小白菜抗氧化能力保护质膜
• 4.2 硒提高盐胁迫下小白菜渗透调节能力促进水分代谢
• 4.3 硒维持盐胁迫下小白菜生理功能提高产量
• 4.4 硒在盐土中农业应用有关问题的建议和思考
• 5 结论
• 5.1 硒促进盐胁迫下小白菜的生长发育
• 5.2 硒缓解盐胁迫对小白菜的伤害
• 5.3 硒对小白菜盐胁迫的缓解机理
• 5.4 外源硒提高小白菜抗盐能力的调控途径
• 6 参考文献
• 7 致谢
• 8 攻读学位期间发表论文情况