芦荟天然提取物对紫外线B胁迫下小麦的保护作用研究

论文摘要

地球大气平流层中的臭氧层对太阳中的紫外线有较强的吸收作用,从而保护地球上的生物免受紫外线辐射的伤害。但伴随着现代工业的迅速发展,大气中氟氯烃类化合物浓度在逐年增加。当氟氯烃类化合物到达大气平流层的顶部时,会被光降解而释放出氯原子,这些氯原子可以催化臭氧分子转化为氧分子,进而消耗臭氧层,使地球大气层的臭氧层变薄,进而导致到达地面的太阳紫外线辐射增强,对地球表面生物造成不同程度的损伤。目前关于增强紫外线辐射对植物的伤害已有大量研究报道,但如何防御或减轻增强紫外线辐射对植物损伤的研究资料较少。本文应用植物解剖学、植物化学和植物生理学等方法研究了在人工增强紫外线辐射条件下,喷施芦荟天然提取物质对小麦叶形态结构和生理生化指标的影响。旨在探究增强紫外线对小麦的伤害及芦荟天然提取物对UV-B胁迫下的小麦的保护作用。得到以下研究结果:1.小麦叶表皮有一层细胞构成,沿着叶片的长轴成行排列,包括长、短两种类型的细胞。长细胞为长方形,长径与叶的长轴方向一致,外壁角质化并含有硅质;短细胞为正方形或稍扁,插在长细胞之间,短细胞包括硅质细胞和栓质细胞。在上表皮中分布有泡状细胞。上下表皮上有纵行排列的气孔,气孔的保卫细胞呈哑铃形。在自然生长条件下,气孔与长细胞、短细胞等表皮细胞在同一平面上。但在增强紫外线辐射条件下,气孔明显下陷,且表面角质层增加。这是小麦叶片对增强紫外线辐射条件下,水分散失增加的一种结构性适应。喷施芦荟天然提取物后,由于含有芦荟多糖,具有保湿作用,能使水分散失减少,小麦叶片气孔下陷状况有所缓解。2.用植物组织离析法和显微观察法研究了增强紫外线辐射对小麦叶肉细胞形态的影响。经植物组织离析得到的完整小麦叶肉细胞为多环状薄壁细胞,细胞内有大量叶绿体。在自然光下,叶肉细胞的环数较多（6-8环）,细胞较长,叶绿体较大。增强紫外光照射的小麦叶肉细胞的环数明显减少（2-4环）,细胞变短,叶绿体变小。证明增强紫外光照射不利于小麦叶肉细胞的生长发育。在增强紫外照射条件下,同时喷施芦荟天然提取物,小麦叶肉细胞的结构接近于自然光下生长的小麦叶肉细胞。3.生理生化指标测定结果表明,增强UV-B辐射下,未喷施天然芦荟提取物的小麦,其叶绿素含量和生物量等降低明显,而POD、SOD活性、相对电导率、丙二醛等指标升高;UV辐射下,喷施一定浓度芦荟天然提取物的小麦其生理生化指标均趋向于正常水平,其中以浓度为0.01mg/L的保护效果较好。用浓度为0.01mg/L的芦荟提取物溶液处理的小麦,其叶绿素总量和生物量分别比UV组高了19.21%、9.74%;叶片相对电导率、丙二醛含量和POD酶活性相对UV组分别降低了21.16%、21.98%、11.53%。4.综合分析植物解剖学和生理生化研究结果,证明芦荟天然提取物对植物防御紫外线辐射有保护作用。植物化学分析表明,芦荟天然提取物主要包括芦荟蒽醌和芦荟多糖两大类物质。荧光显微镜观察证明,芦荟蒽醌类物质经紫光或蓝光激发后发出橙黄色荧光。据此作者分析,芦荟天然提取物喷施到小麦表面后,芦荟蒽醌吸收了紫外线的光能,使电子发生由基态—激发态的跃迁,当蒽醌类物质的电子重新回到基态时,把吸收的光能以辐射能力较弱的橙黄色荧光形式释放出来,从而保护植物,使其免受或减轻UV辐射的损伤。因此,在小麦表面喷施芦荟天然提取物是防御紫外线辐射损伤的一种有效方法。

论文目录

• 缩略词对照表
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 增强UV-B 对植物的生物学效应
• 1.1.1 植物对UV-B 辐射的敏感性与适应性
• 1.1.2 UV-B 辐射增强对植物生长发育的影响
• 1.1.3 UV-B 辐射增强对作物产量和品质的影响
• 1.2 增强UV-B 辐射对植物生理生化代谢的影响
• 1.2.1 UV-B 辐射增强对植物生理效应的影响
• 1.2.2 UV-B 辐射增强对植物物质代谢的影响
• 1.2.3 UV-B 辐射增强对植物DNA 分子及其基因表达的影响
• 1.3 增强UV-B 辐射对植物抗氧化系统及细胞膜的影响
• 1.4 UV-B 辐射与其它因子相互作用对植物对影响
• 1.5 UV-B 辐射对生态系统的影响
• 1.6 芦荟及其蒽醌类物质的研究与应用
• 1.7 增强UV 辐射对植物损伤的保护作用研究现状
• 1.8 本研究的目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 材料处理
• 2.3 芦荟叶天然提取物的分离及化学成分验证
• 2.3.1 芦荟叶天然提取物的分离
• 2.3.2 薄层层析法对芦荟叶提取物中蒽醌类物质的验证
• 2.4 显微结构和超微结构观察法
• 2.4.1 叶表面扫描电镜法
• 2.4.2 细胞分离制片—荧光显微镜改进法[106]
• 2.5 指标测定方法
• 2.5.1 生理生化指标测定
• 2.5.2 生物量的测定
• 2.6 数据处理与统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 芦荟叶解剖结构及荧光显微镜观察结果
• 3.2 薄层层析法对芦荟叶提取物的定性分析
• 3.3 不同处理对小麦叶片显微结构的影响
• 3.3.1 小麦叶表皮扫描电镜观察结果
• 3.3.2 细胞分离制片—荧光显微镜观察结果
• 3.4 UV-B 胁迫下芦荟天然提取物对小麦生理指标的影响及测定结果
• 3.4.1 不同处理条件下小麦叶片光合色素含量的测定分析
• 3.4.2 不同处理条件下丙二醛含量的测定分析
• 3.4.3 不同处理对相对电导率的影响
• 3.4.4 不同处理对小麦叶片中POD、SOD 活性的影响
• 3.4.5 不同处理对小麦叶片超氧阴离子（02.-）产生速率的影响
• 3.4.6 不同处理对小麦干鲜比及生物量的影响
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.1.1 芦荟叶提取物的主要贮存场所及理化性质
• 4.1.2 UV 胁迫下芦荟天然提取物对小麦外部形态和微观结构的保护作用
• 4.1.3 芦荟天然提取物对UV 胁迫下小麦生长发育的影响
• 4.2 结论
• 参考文献
• 致谢
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