铝和水分胁迫对蚕豆生理生化特性影响研究

论文摘要

蚕豆（Vicia faba L.）是一、二年生草本植物,用途广泛。不仅作为食物,还可以用来入药,具有较高的经济价值。蚕豆属于豆科作物,具有固氮作用,可以与其它作物间种,套种,有利于利用土壤养分资源,提高作物产量,同时有利于培肥土壤。我国种植在南方地区的蚕豆分布在偏酸性的土壤上,酸性土壤中的铝毒作用和冬季水分胁迫是蚕豆生长的主要限制因素。植物有机酸的分泌被认为是一些耐铝植物抵御铝毒害的重要机制,这方面已经进行过很多植物的研究,例如小麦、大豆、荞麦、水稻和柱花草等。但到目前为止,还没有关于蚕豆受到铝胁迫时的有机酸分泌机制的研究报道。本研究以云南主要栽培的五个蚕豆品种：K0866、8363、云豆83324、2003-456、2003-7290为材料,进行了耐铝毒机制研究。通过薄层层析分析,初步判断蚕豆可以分泌草酸和柠檬酸,蚕豆分泌液可以有效的缓解铝毒对植物的伤害。通过HPLC,定量分析蚕豆分泌物中柠檬酸和草酸的含量,设计实验分析得到结论：在五个蚕豆品种中云豆83324的抗铝性最强。此外,蚕豆受到铝毒诱导时还分泌大量的丙氨酸。水分胁迫对蚕豆发育及生长具有重要影响。我们对抗铝性较强的云豆83324进行了水分胁迫处理研究。在水份胁迫情况下,通过观察气孔数目,发现蚕豆叶片通过关闭气孔来减少水分蒸发,缓解缺水对其造成的伤害。水分胁迫严重影响了蚕豆植株的生物量和地上地下干物重的比例,对照鲜重大约是水分胁迫条件下的2倍,干重大约是水份胁迫条件下的3.5倍。正常条件下的叶面积是水分胁迫处理条件下的2倍。水分胁迫处理的根冠比明显高于对照。分枝期的脯氨酸含量是对照植株的5-12倍,开花期脯氨酸含量是对照植株的3.3-4.2倍。原子吸收光谱法分析说明水分胁迫条件下植株钾离子含量略微高于对照植株,而钠离子含量明显高于对照植株。SDS-PAGE实验研究表明水分胁迫条件下,在分枝期和开花期会诱导蚕豆植株叶片产生耐旱蛋白,大小分别是88KDa、60KDa、47KDa。综上所述,铝胁迫下,蚕豆主要通过分泌草酸和柠檬酸来抵御铝毒;在水分胁迫下,蚕豆主要通过关闭气孔来减少水分蒸发,增大根冠比来增强对土壤水分的吸收,增加蚕豆植株体内脯氨酸含量及产生耐旱蛋白来抵御水分胁迫。这些研究结果为采取农业措施提高蚕豆的耐铝毒性和耐旱以及进一步通过植物代谢途径基因工程来提高植物抗逆性提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图和附表清单
• 第一章 蚕豆耐铝毒机制研究
• 1 前言
• 1.1 蚕豆国内外生产现状
• 1.2 酸性土壤中铝存在形态及其对植物毒害作用
• 1.3 植物耐铝毒基因差异性
• 1.4 植物抵御铝毒的机制
• 1.5 植物抵御铝毒的其他方式
• 1.6 研究内容及目的意义
• 2 材料与方法
• 3 结果与分析
• 3.1 铝浓度对蚕豆根伸长量的影响
• 3.2 铝浓度对蚕豆根伸长率的影响
• 3.3 四种蚕豆品种根尖染色的差异
• 3.4 蚕豆分泌物对缓解铝毒伤害的作用
• 3.5 Al胁迫对蚕豆的有机酸分泌影响
• 3.6 蚕豆有机酸分泌模式研究
• 3.7 Al胁迫对蚕豆的氨基酸分泌影响
• 3+浓度处理下不同部位的铝含量'>3.8 蚕豆不同浓度Al³⁺浓度处理下不同部位的铝含量
• 4 讨论
• 5 结论
• 第二章 水分胁迫对蚕豆生理生化特性的影响
• 1 前言
• 1.1 水分胁迫对植物形态及结构的影响
• 1.2 水分胁迫下植物生理生化的响应
• 1.3 抗旱性鉴定指标
• 1.4 研究的目的与意义
• 2 材料和方法
• 3 实验结果与分析
• 3.1 水分胁迫对蚕豆叶片气孔闭合的影响
• 3.2 水分胁迫对蚕豆植株生物量的影响
• 3.3 水分胁迫对蚕豆根瘤以及根冠比的影响
• 3.4 水分胁迫对蚕豆植株生理生化的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A