稀土镧对酸雨胁迫下两类种子萌发期间POD的影响

论文摘要

酸雨（Acid rain）污染已成为当今重大全球环境问题,其对生态系统的危害和土壤的酸化在全球范围引起了广泛关注,据统计,全世界大约30%的可耕地面积和超过50%的潜在耕地面积为酸性土壤。种子萌发是植物生命历程的起点,酸雨淋溶及酸性土壤能够改变种子萌发参数,影响萌发生理进程,从而改变作物后期形态结构,最终影响作物生长;适量的稀土元素（Rare earth）能够增强作物抗逆能力,提高作物品质和产量,促进种子萌发和苗期生长等生物学效应。本文以酸雨多发区主要作物水稻（Oryza sativa L.）“宁粳1号”种子和高粱（Sorghum vulare）“熊杂9号”种子为实验材料,通过一定剂量稀土镧[La（Ⅲ）]溶液浸种处理,采用模拟酸雨水培的方法研究了稀土元素镧对酸雨胁迫下两类作物种子萌发期间POD的作用和影响,为阐述稀土缓解酸雨伤害机制提供宏观的生理生态学依据,揭示了稀土诱导植物抗性机理,探索减轻或消除酸雨对作物影响的途径,并提供切实可行的农业防护措施。主要研究内容如下:1本实验体现出稀土元素Hormesis现象,呈现低促高抑变化。研究结果表明,020 mg·L-1剂量的La（Ⅲ）能提高POD活性,促进水稻和高粱种子萌发,降低细胞MDA含量,改善抗氧化代谢,进而有利于作物生长和发育。其中最显效剂量为:水稻种子最适剂量1 mg·L-1,高粱种子最适剂量12 mg·L-1。2最适剂量La（Ⅲ）处理能促进水稻种子和高粱种子萌发,提高POD活性和可溶性蛋白含量,增强同工酶部分酶带,降低MDA含量和H2O2含量,降低细胞质膜透性,调整种子脂肪酸组成配比,从而减轻酸雨胁迫伤害,且对低强度酸雨的缓解效果优于高强度酸雨;酸雨胁迫虽能提高种子POD活性和可溶性蛋白含量,但机制不同,前者是主动意义上的促进,后者为被动适应上的应激反应。3低强度酸雨（pH5.03.0）胁迫下,水稻和高粱种子POD活性上升,种子清除自由基的能力得到提高。高强度酸雨（pH2.52.0）胁迫下,水稻种子POD活性降低,可溶性总蛋白合成受阻,POD同工酶酶带减弱或消失;高粱种子POD活性陡升,可溶性总蛋白合成受阻,种子活性氧清除能力下降。La（Ⅲ）能有效调控POD的稳定性并可能参与清除过量活性氧和自由基,继而缓解酸雨胁迫对种子的伤害。4 La（Ⅲ）通过调控作物种子内部POD等抗氧化酶活性,提高活性氧清除系统的运行效率和可溶性蛋白含量,影响脂肪酸组成,改善酸雨胁迫下种子内部的活性氧代谢,使体内H2O2含量降低,继而影响脂肪酸构成,降低MDA含量和质膜透性,减轻种子的膜脂过氧化程度,且对低强度酸雨胁迫的缓解效果优于高强度酸雨胁迫。5两类种子对酸雨的反应是不同的,综观POD活性变化、可溶性蛋白及质膜透性等指标的变化,结合二者萌发指标的响应,可得水稻种子抗酸雨能力高于高粱种子;La（Ⅲ）缓解酸雨伤害的效果高粱种子优于水稻种子。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 酸雨研究现状及对植物种子萌发的影响
• 1.1.2 稀土研究现状及对植物种子萌发的影响
• 1.1.3 过氧化物酶研究进展
• 1.1.4 过氧化物酶与环境胁迫的关系
• 1.2 种子萌发期间POD 影响的研究进展
• 1.2.1 植物种子萌发期的抗逆应激反应
• 1.2.2 POD 在种子萌发中的作用
• 1.2.3 稀土元素对逆境下种子萌发POD 的影响
• 1.3 研究目的和意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究内容
• 第二章 稀土镧显效剂量确定
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 主要试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.2.3 试材培养
• 2.2.4 试材处理
• 2.2.5 测定方法
• 2.2.6 数据分析
• 2.3 试验结果与分析
• 2.3.1 不同浓度La（Ⅲ）对水稻种子萌发指标的影响
• 2.3.2 不同浓度La（Ⅲ）对水稻种子POD 活性和MDA 含量的影响
• 2.3.3 不同浓度La（Ⅲ）对高粱种子萌发指标的影响
• 2.3.4 不同浓度La（Ⅲ）对高粱种子POD 活性和MDA 含量的影响
• 2.4 小结
• 第三章 稀土镧对酸雨胁迫下种子萌发时POD 的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 主要试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.2.3 试材培养
• 3.2.4 试材处理
• 3.2.5 测定方法
• 3.2.6 数据分析
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 La（Ⅲ）对酸雨胁迫下水稻和高粱种子萌发的影响
• 3.3.2 La（Ⅲ）对不同强度酸雨胁迫下两类种子POD 活性的影响
• 3.3.3 La（Ⅲ）对不同强度酸雨胁迫下两类种子可溶性蛋白和H202 含量的影响
• 3.3.4 La（Ⅲ）对酸雨胁迫下两类种子POD 活性和POD 同工酶变化的动态影响
• 3.3.5 La（Ⅲ）对酸雨胁迫下可溶性蛋白含量和H202 含量的动态影响
• 3.4 小结
• 第四章 稀土镧缓解酸雨抑制种子萌发的生态生理学机理
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 主要试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.2.3 试材培养
• 4.2.4 试材处理
• 4.2.5 测定方法
• 4.2.6 数据分析
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 La（Ⅲ）对不同强度酸雨胁迫下两类种子MDA 含量的影响
• 4.3.2 La（Ⅲ）对不同强度酸雨胁迫下两类种子质膜透性变化的影响
• 4.3.3 La（Ⅲ）对酸雨胁迫下两类种子MDA 含量的动态影响
• 4.3.4 La（Ⅲ）对酸雨胁迫下两类种子质膜透性的动态影响
• 4.3.5 La（Ⅲ）对酸雨不同胁迫时间下两类种子脂肪酸组成的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：缩写词表
• 附录2：作者在攻读硕士学位期间发表的论文