水杨酸对黄瓜幼苗碳代谢的调节机制

论文摘要

水杨酸（Salicylic acid, SA）是植物莽草酸代谢途径中的一种酚类衍生物,具有信号分子功能,主要调节植物的生长、开花、产热、离子吸收及对生物胁迫和非生物胁迫的响应等。本试验以黄瓜品种‘中农203’（Cucumis sativus L. cv. ZhongNong 203）为材料,通过以下四部分内容研究了不同浓度SA处理对黄瓜幼苗碳代谢的调节机制,为SA的科学利用提供理论依据。第一部分水杨酸通过调节內源激素水平来诱导黄瓜子叶表皮气孔关闭显微观测了不同外源水杨酸（Salicylic acid, SA）溶液处理对黄瓜子叶表皮气孔开度的影响,探讨SA与气孔运动的关系,以及进一步探测气孔运动与內源激素含量的关系。用不同浓度和不同pH值的水杨酸溶液处理黄瓜子叶9d,测定气孔开度和內源激素的含量水平,同时观测用不同条件水杨酸处理后黄瓜幼苗的生长动态。结果表明:子叶表皮SA浸泡或幼苗根部施用后,气孔运动的趋势是随着SA浓度增加而孔径逐渐变小,且SA磷酸缓冲液的作用效果与SA水溶液相似。随着处理时间的延长,气孔开度逐渐变小,且气孔开度与SA处理时间达到极显著（r=0.962）或显著（r=0.914）负相关。溶液低pH值,增强了SA对气孔开度的抑制作用,且SA浓度越高作用越明显,0.1 mmol/LSA处理后,随着溶液pH值降低对气孔开度的抑制率升高（pH 8: 90.2%; pH 7: 93.8%; pH 6: 96.3%）。同时,外源SA处理显著增加了ABA/ （GA3+IAA）的比率,且随着SA浓度增大作用加强。从SA处理第5d到第9d,ABA/ （GA3+IAA）与气孔开度呈现显著的负相关性。较低浓度的SA（0.01和0.05 mmol/L）处理促进幼苗生长,较高浓度的SA（0.1和0.5 mmol/L）处理随着处理时间延长对幼苗生长有抑制作用。可见,外源SA诱导气孔关闭是与体内激素水平相关的,主要是增加了內源激素ABA的含量,其在一定程度上影响植物的生长。第二部分水杨酸对黄瓜幼苗叶片PSⅡ活性和光能分配的影响采用水培方法设计根际0.05 mmol/L、0.1 mmol/L和0.5 mmol/L SA处理,研究了SA施用条件下黄瓜幼苗叶片光合作用能力、PSⅡ活性和光能分配的变化。结果表明:黄瓜幼苗叶片净光合速率（Pn）、荧光参数和光能分配对SA的响应存在明显的浓度依存性。0.05 mmol/L和0.1 mmol/L SA处理提高了叶片PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、电子传递速率（ETR）、光化学猝灭系数（qP）,降低了非光化学猝灭系数（NPQ）,使PSⅡ吸收光能中分配于光化学反应的能量增加,进而提高了Pn,以0.1 mmol/L SA施用效果最明显,达到极显著差异水平（p<0.01）;而0.5 mmol/L SA处理降低了ΦPSⅡ、Fv/Fm等,使光能分配于热耗散和荧光耗散的比例升高,导致Pn下降。以上说明SA对黄瓜幼苗叶片光合的正/负调节作用与浓度依存下的PSⅡ活性和光能分配改变有关。第三部分水杨酸对黄瓜幼苗叶片糖代谢的调节作用通过离子色谱法和比色法测定了黄瓜幼苗第一片真叶中不同种类糖的含量以及蔗糖代谢相关酶的活性,以分析不同浓度SA处理对黄瓜幼苗第一片真叶糖代谢的调节作用。结果显示,叶片中葡萄糖和果糖是主要的可溶性糖,SA处理后除了棉籽糖和水苏糖外,其余糖含量都极显著（P<0.01）高于对照;叶中淀粉含量呈下降趋势;叶片中各种糖含量的变化,以0.5mmol/LSA处理后最明显。在叶片中,蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性与蔗糖含量成正相关,以0.5mmol/LSA处理后最明显;蔗糖合成酶（SS）活性与SPS变化趋势一致;蔗糖转化酶（酸性转化酶AI和中性转化酶NI）和蔗糖合成酶SS（分解方向）活性呈先上升后下降的趋势,以SS（分解方向）酶活性最高;淀粉酶活性与叶片中淀粉含量变化负相关。结果表明SA参与调节黄瓜幼苗叶片中的糖代谢,作用因SA处理浓度和处理时间而不同。第四部分水杨酸对黄瓜幼苗根系糖代谢的调节作用通过离子色谱法和比色法测定了黄瓜幼苗根系中不同种类糖的含量以及蔗糖代谢相关酶的活性,以分析不同浓度SA处理对黄瓜幼苗根系糖代谢的调节作用。结果表明,根中葡萄糖和果糖是主要的可溶性糖;SA处理后根系中除蔗糖和水苏糖外,其余糖含量都极显著（P<0.01）高于对照;棉籽糖含量变化不大。淀粉含量总体呈上升趋势;各种糖含量的变化,以0.05mmol/LSA处理后最明显。SS（合成方向）活性与SPS变化趋势一致;AI、NI和SS（分解方向）活性呈上升的趋势,SA处理后酶活性显著高于对照,以0.05mmol/LSA处理后效果最明显;淀粉酶活性与根系中淀粉含量变化负相关,呈逐渐降低的趋势。结果表明SA参与调节黄瓜幼苗根系中的糖代谢,作用因SA处理浓度和处理时间不同而改变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 水杨酸在植物体中的生理作用
• 1.1.1 水杨酸在植物体内的代谢
• 1.1.2 水杨酸的生理作用
• 1.1.3 水杨酸的信号转导途径
• 1.1.4 水杨酸调控基因的表达
• 1.2 水杨酸对植物碳代谢的调节作用
• 1.2.1 水杨酸对植物叶片气孔运动的调节作用
• 1.2.2 水杨酸对植物光合作用的影响
• 1.2.3 水杨酸对植物糖代谢的调节作用
• 1.2.4 水杨酸对植物糖运转的影响
• 1.3 该论文的主要研究内容
• 2 水杨酸通过调节內源激素水平来诱导黄瓜子叶表皮气孔关闭
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 SA 处理测定子叶激素含量及气孔电导率
• 2.1.2 SA 处理测定子叶表皮气孔开度
• 2.1.3 气孔开度观察
• 2.1.4 数据分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同浓度 SA 处理对黄瓜幼苗生长的影响
• 2.2.2 不同浓度 SA 处理对黄瓜叶片气孔开度和气孔导度的影响
• 2.2.3 SA 处理时间对气孔开度的影响
• 2.2.4 SA 和 pH 值对气孔开度的交互作用
• 2.2.5 SA 处理对子叶表皮气孔开度和气孔导度的影响
• 2.2.6 不同浓度 SA 处理对黄瓜子叶內源激素水平的调节
• 2.3 讨论
• 3 水杨酸对黄瓜幼苗叶片光合作用、PSⅡ活性和光能分配的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料培养
• 3.1.2 试验设计
• 3.1.3 光合强度及荧光参数的测定
• 3.1.4 统计与分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 SA 处理对黄瓜幼苗叶片 Pn 的影响
• 3.2.2 SA 处理对黄瓜幼苗叶片光合作用相关因素的影响
• 3.2.3 SA 处理对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响
• 3.2.4 SA 对黄瓜幼苗叶片荧光动力学参数的影响
• 3.2.5 SA 对黄瓜幼苗叶片光能分配的影响
• 3.3 讨论
• 4 水杨酸对黄瓜幼苗叶片糖代谢的调节作用
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 各项指标的测定
• 4.1.4 蔗糖代谢中相关酶的提取及活性测定
• 4.1.5 统计分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 SA 处理对黄瓜幼苗生长的影响
• 4.2.2 SA 处理对黄瓜第一片真叶糖的组成及含量的影响
• 4.2.3 SA 处理对黄瓜第一片真叶淀粉含量的影响
• 4.2.4 SA 处理对黄瓜第一片真叶蔗糖代谢相关酶活性的影响
• 4.3 讨论
• 5 水杨酸对黄瓜幼苗根系糖代谢的调节作用
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验设计
• 5.1.3 各种可溶性糖含量的测定
• 5.1.4 蔗糖代谢中相关酶的提取及活性测定
• 5.1.5 统计分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 SA 处理对黄瓜幼苗根系糖的组成及含量的影响
• 5.2.2 SA 处理对黄瓜幼苗根系淀粉含量的影响
• 5.2.3 SA 处理对黄瓜幼苗根系蔗糖代谢相关酶活性的影响
• 5.3 讨论
• 6 论文总结与讨论
• 6.1 SA 通过调节內源激素水平来调节黄瓜子叶表皮气孔的开度
• 6.1.1 SA 处理对子叶气孔开度的影响
• 6.1.2 SA处理对內源激素水平的调节
• 6.2 SA 处理对黄瓜幼苗叶片光合作用、PSⅡ活性和光能分配的影响
• 6.2.1 SA 处理对叶片光合作用的影响
• 6.2.2 SA 处理对叶片荧光动力学参数的影响
• 6.3 SA 处理对黄瓜幼苗叶片糖代谢的调节作用
• 6.3.1 SA 处理对黄瓜第一片真叶糖的组成及含量的影响
• 6.3.2 SA 处理对黄瓜第一片真叶蔗糖代谢相关酶活性的影响
• 6.4 SA 对黄瓜幼苗根系糖代谢的调节作用
• 6.4.1 SA 处理对黄瓜幼苗根系糖的组成及含量的影响
• 6.4.2 SA 处理对黄瓜幼苗根系蔗糖代谢相关酶活性的影响
• 6.5 论文的特色和创新
• 6.6 有待于解决的问题
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介