【摘要】：豆瓣菜(Nasturtium officinale R.Br.),又名西洋菜、水田芥,屬多年生十字花科(Brassicaceae)水芥菜屬(Nasturtium)草本植物。由于設(shè)施面積的不斷擴(kuò)大,土壤酸化日益嚴(yán)重。土壤酸化導(dǎo)致了活性鋁含量升高,鋁毒害已經(jīng)成為酸性土壤中制約作物生產(chǎn)的重要障礙因子。長期生產(chǎn)實(shí)踐及研究認(rèn)為淹水對(duì)于土壤的理化性質(zhì)均有改良,可使土壤pH趨于中性。研究表明,豆瓣菜對(duì)于金屬元素有一定的富集吸收能力,對(duì)鋁脅迫有一定的耐受性,能顯著改善富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)。因此豆瓣菜可以用于設(shè)施生產(chǎn)中的水旱輪作模式,達(dá)到改良土壤的目的。為此,本課題以豆瓣菜為研究材料,設(shè)置鋁濃度梯度(0,300mg/kg,600 mg/kg,900mg/kg,1200 mg/kg)處理,從鋁脅迫對(duì)豆瓣菜的生長、生理生化特性及營養(yǎng)元素吸收的影響,探索豆瓣菜對(duì)鋁脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制,同時(shí)也為設(shè)施地栽培能否利用豆瓣菜進(jìn)行水旱輪作的可行性進(jìn)行探討,為鋁毒害的植物生理響應(yīng)機(jī)理和豆瓣菜的生長栽培提供新的資料。本研究結(jié)果如下:(1)在鋁脅迫下,豆瓣菜的株高逐漸降低,1200mg/kg下顯著低于對(duì)照;根長、莖粗和根系活力先升高后降低,分別在600mg/kg、300mg/kg、300mg/kg處理下達(dá)到最高值,之后降低;地上部和地下部的干、鮮重先升高后降低,除地上部干重在300mg/kg處理下達(dá)到最高值外,均在600mg/kg處理下達(dá)到最高值,根冠比隨鋁處理濃度升高而升高,總體來說,豆瓣菜的生長受鋁脅迫的影響呈現(xiàn)“低促高抑”的變化特點(diǎn)。(2)在鋁脅迫下,豆瓣菜葉片的SOD和POD活性、Pro、可溶性蛋白和可溶性糖含量均呈先升高后降低的變化趨勢,隨著處理時(shí)間延長,較低濃度下(300mg/kg、600mg/kg)逐漸升高,高濃度下逐漸下降;CAT活性隨鋁處理濃度和時(shí)間延長逐漸下降,APX活性先降低后逐漸升高,MDA含量持續(xù)升高。總體來說,較低濃度的鋁處理有利于豆瓣菜大多數(shù)酶和有機(jī)物的表達(dá),Al~(3+)600mg/kg的鋁處理即可對(duì)豆瓣菜的抗氧化系統(tǒng)和細(xì)胞膜造成損傷,鋁處理濃度越大,受脅迫時(shí)間越長,損傷越大。(3)在鋁脅迫下,豆瓣菜的葉綠素合成受到刺激,葉綠素a、b含量和總量大致表現(xiàn)為先升高后降低的變化規(guī)律,在第30d時(shí),三者均在600mg/kg處理下達(dá)到最高值,顯著高于對(duì)照;葉綠素a/b逐漸降低;隨著時(shí)間延長,Al~(3+)≤600mg/kg處理下的葉綠素a、b和總量均有所升高,Al~(3+)600mg/kg時(shí),葉綠體a含量有所下降,葉綠素b和葉綠素總量仍呈緩慢升高趨勢;表明豆瓣菜受鋁脅迫的影響,光合效率有所降低,但葉綠體結(jié)構(gòu)沒有遭到破壞。(4)在鋁脅迫下,豆瓣菜的葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fo、Fm、Fv/Fo、Fv/Fm均呈先升高后降低的變化趨勢,分別在900mg/kg、600mg/kg、300mg/kg、300mg/kg處理下達(dá)到最高值,之后降低,說明較低濃度的鋁處理對(duì)豆瓣菜的PSⅡ有一定的促進(jìn)作用,葉片活力指數(shù)有所升高。NPQ逐漸升高,Y(Ⅱ)、qP、ETR逐漸降低,分別在600mg/kg、300mg/kg、600mg/kg處理下顯著低于對(duì)照,表明在鋁脅迫初期(300mg/kg、600mg/kg),豆瓣菜的PSⅡ系統(tǒng)受影響不大,隨著鋁脅迫的加重,PSⅡ系統(tǒng)部分關(guān)閉,光化學(xué)反應(yīng)受限,電子傳遞活性降低,光合效率大大降低。(5)在鋁脅迫下,豆瓣菜對(duì)營養(yǎng)元素的吸收受到不同程度的抑制。其中對(duì)Al的吸收主要集中在根系,隨鋁處理濃度升高,吸收的Al含量越高,向上運(yùn)輸?shù)哪芰κ艿揭种?表現(xiàn)出豆瓣菜一定的耐鋁性;大量元素N、P、K、Ca、Mg逐漸降低,N、P、K葉片受抑制程度大于根系,向上運(yùn)輸?shù)哪芰κ艿揭种?Ca、Mg根系受抑制程度稍高于地上部,Na含量地上部逐漸升高,根系先降低后升高,900mg/kg顯著低于對(duì)照,達(dá)到最低值。微量元素Fe、Mn、Zn、Cu均受到抑制,Fe、Cu受到的抑制效果最明顯,Zn向上運(yùn)輸能力受到抑制,Cu向上運(yùn)輸能力得到促進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S645.9
【圖文】：

圖 1 鋁脅迫對(duì)豆瓣菜葉片丙二醛含量的影響Fig1.Effect of aluminum stress on MDA content in leaves of watercress3.2.2 鋁脅迫對(duì)豆瓣菜葉片脯氨酸含量的影響脯氨酸( Pro) 是植物維持原生質(zhì)穩(wěn)態(tài)的重要分子，可以反映植物耐鋁的能力[71]。由圖 2 可知，在第 10d、20d、30d，隨著鋁處理濃度的升高，豆瓣菜葉片的Pro 含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，分別在 300mg/kg、600mg/kg 和 600mg/kg鋁處理下達(dá)到最高值，增幅分別為 30.12%、43.18%和 48.64%；其中，300mg/kg和 600mg/kg 鋁處理下的 Pro 含量均顯著高于對(duì)照，說明此時(shí) Pro 的合成得到一定的促進(jìn)；隨著時(shí)間的延長，300mg/kg 處理下的 Pro 含量先略微降低后升高；600mg/kg 鋁處理下的 Pro 含量持續(xù)升高；900mg/kg 和 1200mg/kg 處理下，豆瓣菜葉片的 Pro 含量隨時(shí)間延長呈下降趨勢，除第 10d 時(shí) 900mg/kg 鋁處理下的 Pro含量與對(duì)照差異不顯著外，均顯著低于對(duì)照，在第 30d 達(dá)到最低值，分別是對(duì)照的 77.12%和 72.82%;Pro 的積累可能對(duì)豆瓣菜鋁脅迫有一定的緩解作用，鋁處理

圖 2 鋁脅迫對(duì)豆瓣菜葉片脯氨酸含量的影響Fig2.Effect of aluminum stress on Pro content in leaves of watercress3.2.3 鋁脅迫對(duì)豆瓣菜葉片可溶性蛋白含量的影響可溶性蛋白可以幫助植物細(xì)胞維持較低的滲透勢，其含量的增加是脅迫環(huán)境下植物滲透調(diào)節(jié)的重要手段[72]。由圖 3 可知，在第 10d、20d、30d，隨鋁處理濃度的升高，各處理下的豆瓣菜葉片可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，分別在600mg/kg、300mg/kg和600mg/kg鋁處理下達(dá)到最高值，增幅分別為27.63%、32.92%和 25.91%；在第 10d，各處理下的可溶性蛋白含量均顯著高于對(duì)照，增幅為 12.85%~27.63%，說明在鋁脅迫初期，豆瓣菜葉片合成了大量可溶性蛋白，用于維持細(xì)胞正常的滲透調(diào)節(jié)。隨著時(shí)間的延長，300mg/kg 鋁處理下的可溶性蛋白含量先升高后降低；600mg/kg 鋁處理下的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)增長的趨勢，在第 30d 達(dá)到最大值，顯著高于對(duì)照；900mg/kg 和 1200mg/kg 處理下的可溶性蛋白含量隨著時(shí)間的延長呈現(xiàn)緩慢降低的趨勢，說明當(dāng) Al3+≥900mg/kg 時(shí)，豆瓣

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本文編號(hào)：2717711