外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗生理反应的影响

论文摘要

黄瓜（Cucumis sativus L.）是中国南北方均可栽培的蔬菜,其喜温但不耐热,生长适温2530℃,超过35℃即会受到伤害,出现叶片大而薄、叶色浅、节间长、花打顶、化瓜、光合效率降低、植株早衰、产量降低、品质变差（异形瓜）等现象。无论是中国南方的黄瓜露地栽培还是北方的越夏栽培或设施栽培,常常受到高温的威胁,高温已成为黄瓜生产的障碍因子之一。本试验以‘津春4号’黄瓜品种为试材,采用叶面喷施不同浓度的外源褪黑素（Melatonin,MT）的方法,通过测定高温胁迫条件下黄瓜幼苗活性氧（ROS）代谢、光合作用及抗坏血酸代谢有关物质及酶类的变化,探讨了外源MT对黄瓜幼苗生理反应的影响。结果表明:1.外源MT能显著降低高温胁迫下黄瓜幼苗叶片过氧化氢（H2O2）含量、超氧阴离子自由基（O2?-）产生速率、电解质漏渗率（Relative Electric Conductivity, REC）及丙二醛（MDA）含量,增强黄瓜幼苗叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性,提高了抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）及可溶性蛋白质含量。说明MT预处理能抑制高温胁迫条件下黄瓜幼苗体内ROS的产生,提高抗氧化酶系的活性及抗氧化物质的含量,降低膜质过氧化水平,保护脂膜的完整性,减少电解质的外渗,使幼苗生理代谢机能正常,减轻高温胁迫对幼苗造成的伤害,提高幼苗抗高温胁迫能力。2.高温胁迫后黄瓜幼苗叶片净光合速率（Pn）降低,Gs（气孔导度）、胞间CO2浓度（Ci）、Tr（蒸腾速率）却增大。说明高温胁迫下黄瓜幼苗Pn的降低主要是由非气孔因素引起;高温胁迫后,初始荧光（F0）、原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSII潜在活性（Fv/F0）、PSII反应中心电子传递速率（ETR）、PSII电子传递量子产量（ΦPSII）、光化学猝灭系数（qP）、Chl·a含量以及Chl·a/b明显下降是引起Pn下降的主要原因。而经外源MT处理的植株Pn、Chl·a、Chl·b含量、F0、Fv/Fm、Fv/F0、ETR和qP值的下降幅度较小,Ci水平较低,qN（非光化学猝灭系数）显著升高,提高了Chl·a/b比值。说明外施MT可显著缓解高温胁迫对黄瓜幼苗光合器官产生的伤害,提高黄瓜幼苗的光合能力,增强抗逆性。3.高温胁迫后,黄瓜幼苗叶片过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）含量比胁迫前明显增加;随高温胁迫时间的延长,还原型抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量持续下降,脱氢抗坏血酸（DHA）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量逐渐升高,致使AsA/DHA和GSH/GSSG比值大幅下降;抗坏血酸过氧化物酶（APx）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性明显升高,并在12 h达到最大,随后有所降低,但降幅不大。H2O2与MDA之间呈极显著正相关关系,而H2O2和MDA均与AsA和GSH呈现出极显著负相关关系。与对照相比,外源MT能有效提高高温逆境下APx、MDHAR、DHAR和GR活性,从而提升AsA和GSH库的水平,增强对H2O2的清除能力,减少MDA的积累,维持细胞膜的稳定性,减轻高温对植株造成的伤害,提高黄瓜幼苗抵御高温胁迫的能力。综上所述,外源MT能有效提高高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用,增强植物体内抗氧化酶活性,提升抗氧化物质的水平,抑制活性氧的产生或清除已产生的活性氧,缓解高温对植物带来的不良反应,增强抗逆性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 植物对高温的反应
• 1.1.1 形态学上的反应
• 1.1.2 生理反应
• 1.1.3 高温对黄瓜生殖生长、产量及品质的影响
• 1.2 植物耐热性机理及提高黄瓜耐热性的主要措施
• 1.2.1 植物耐热性机理
• 1.2.2 提高黄瓜耐热性的主要方法
• 1.3 植物体内抗坏血酸的代谢
• 1.4 植物中褪黑素的研究进展
• 1.4.1 植物中褪黑素的合成途径
• 1.4.2 植物中褪黑素的合成节律
• 1.4.3 褪黑素在植物中的主要作用
• 1.5 本研究的目的及意义
• 第二章 试验部分
• 2.1 外源MT对高温胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢的影响
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果分析
• 2.2 外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光的影响
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.2 结果分析
• 2.3 外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗抗坏血酸代谢的影响
• 2.3.1 材料与方法
• 2.3.2 结果分析
• 第三章 讨论
• 3.1 外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢的影响
• 3.2 外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗光合作用和叶绿素荧光的影响
• 3.3 外源褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗抗坏血酸代谢的影响
• 3.4 小结
• 参考文献
• 缩略词
• 致谢
• 作者简介