發(fā)布時間：2023-04-30 05:41

　　鋁(Al)是地殼中含量最豐富的金屬元素,其含量約占地殼的8%。世界約40%、中國約21%的耕作土壤中作物受到鋁毒害影響。鋁毒是酸性土壤(p H≤5)中限制作物生長和生產的重要因素,植物遭受鋁毒的最初癥狀是抑制根系生長,進而抑制植株根系對水分和養(yǎng)分的吸收,降低作物產量。硼(B)是高等植物生長發(fā)育必需的微量元素之一,缺硼癥狀首先出現于根系,與鋁毒癥狀相似,且細胞壁被認為是缺硼和鋁毒作用的主要位點。近年來,關于硼對植株鋁毒的緩解機制廣有報道,但其多針對于一年生作物,而對多年生植株,尤其是柑橘中鋁毒害的研究相對較少。柑橘是我國重要的水果作物,其主要種植在南方酸性土壤中,硼缺乏和鋁毒害并存問題在柑橘園很常見。枳殼砧木(枳砧)[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]作為我國柑橘的主栽砧木,屬硼敏感型品種,因此,本研究以枳砧幼苗為試驗材料,采用營養(yǎng)液培養(yǎng)方式,利用熒光染料活體染色、傅里葉紅外光譜(FTIR)、¹³C固體核磁共振(¹³C-NMR)、X射線衍射(XRD)、非靶標代謝(GC-TOF-MS)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描/透射...

【文章頁數】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.文獻綜述
    1.1 酸性土壤中的鋁毒
        1.1.1 酸性土壤概況
        1.1.2 酸性土壤中鋁的形態(tài)及其活化
        1.1.3 鋁毒對植物生長的影響
        1.1.4 鋁毒對植物氧化應激的影響
        1.1.5 鋁毒對植物礦質營養(yǎng)代謝的影響
        1.1.6 鋁毒對植物細胞壁特性的影響
        1.1.7 鋁毒對植物細胞質膜特性的影響
    1.2 植物的耐鋁機制
        1.2.1 植物耐鋁的外部排斥機制
            1.2.1.1 促進根細胞分泌有機酸
            1.2.1.2 提高根際pH屏障
            1.2.1.3 改變細胞壁特性
            1.2.1.4 提高植株耐鋁性的其它外排機制
        1.2.2 植物耐鋁的內部耐受機制
    1.3 硼的作用
        1.3.1 硼對植物生長的重要性
        1.3.2 硼對植物細胞壁結構的影響
        1.3.3 硼緩解植物鋁離子毒害
    1.4 柑橘的種植和生長
2 研究目的、內容和技術路線
    2.1 研究目的與意義
    2.2 研究內容
    2.3 技術路線
3 硼對鋁脅迫下枳砧根系代謝產物及代謝通路的影響
    3.1 前言
    3.2 材料與方法
        3.2.1 試驗材料
        3.2.2 試驗處理
        3.2.3 樣品采集
        3.2.4 硼鋁含量的測定
        3.2.5 根系代謝產物濃度分析
        3.2.6 數據處理與分析
    3.3 結果與分析
        3.3.1 硼對鋁脅迫下枳砧生長參數及根系硼鋁含量的影響
        3.3.2 硼對鋁脅迫下枳砧根系代謝產物的影響
        3.3.3 不同硼鋁處理下枳砧根系代謝產物的層級聚類和主成分分析
        3.3.4 硼對鋁脅迫下枳砧根系代謝通路的影響
    3.4 討論
        3.4.1 硼是否對枳砧幼苗鋁毒具有緩解作用
        3.4.2 硼對鋁脅迫下枳砧根系代謝通路的影響
    3.5 小結
4 硼對鋁脅迫下枳砧根系AsA-GSH循環(huán)和AsA合成途徑的影響
    4.1 前言
    4.2 材料與方法
        4.2.1 試驗材料
        4.2.2 試驗處理
        4.2.3 不同根段鋁含量測定
        4.2.4 根尖蘇木精和Morin染色
        4.2.5 不同根段過氧化氫(H₂O₂)的熒光染色
        4.2.6 根系相對伸長率、根系丙二醛、H₂O₂含量和根系活力的測定
        4.2.7 AsA、GSH和GSSG含量的測定
        4.2.8 APX、GPX、γ-GCS、GR和DHAR酶活性測定
        4.2.9 根系代謝物含量的檢測與分析
        4.2.10 數據處理與分析
    4.3 結果與分析
        4.3.1 硼對鋁脅迫下枳砧根系硼含量及不同根段鋁含量的影響
        4.3.2 硼對鋁脅迫下枳砧根尖蘇木精和Morin染色的影響
        4.3.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系MDA、H₂O₂、根系活力及根系相對伸長率的影響
        4.3.4 硼對鋁脅迫下枳砧不同根段H₂O₂熒光染色的影響
        4.3.5 硼對鋁脅迫下枳砧根系AsA、GSH和GSSG含量的影響
        4.3.6 硼對鋁脅迫下枳砧根系APX、DHAR、GR、γ-GCS及GPX活性的影響
        4.3.7 硼對鋁脅迫下枳砧根系AsA合成途徑中各代謝物含量的影響
    4.4 討論
        4.4.1 硼對鋁脅迫下枳砧根系鋁積累情況的影響
        4.4.2 鋁脅迫下硼如何調控根系抗氧化劑系統清除體內ROS的積累
        4.4.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系AsA合成途徑的影響
    4.5 小結
5 硼對鋁脅迫下枳砧根系抗氧化酶系統及根系組分結構的影響
    5.1 前言
    5.2 材料與方法
        5.2.1 試驗材料
        5.2.2 試驗處理
        5.2.3 樣品采集與根系相對伸長量測定
        5.2.4 根和葉中硼鋁含量的測定
        5.2.5 根系細胞膜透性的測定
        5.2.6 根系丙二醛(MDA)、酶活性(SOD、POD、CAT)測定
        5.2.7 根系APX和 PPO活性的測定
        5.2.8 根系可溶性蛋白、脯氨酸和抗壞血酸含量的測定
        5.2.9 傅里葉紅外光譜技術(FTIR)對根系組分結構的分析
        5.2.10 數據處理與分析
    5.3 結果與分析
        5.3.1 硼對鋁脅迫下枳砧幼苗生長狀況的影響
        5.3.2 硼對鋁脅迫下枳砧幼苗根系相對伸長量和質膜透性的影響
        5.3.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系和葉片硼鋁含量的影響
        5.3.4 硼對鋁脅迫下枳砧根系抗氧化酶活性及H₂O₂含量的影響
        5.3.5 硼對鋁脅迫下枳砧根系可溶性蛋白、脯氨酸、抗壞血酸和MDA含量的影響
        5.3.6 硼對鋁脅迫下枳砧根系組分結構的影響
    5.4 討論
        5.4.1 鋁脅迫下硼如何調控抗氧化酶系統消除鋁誘導的氧化應激
        5.4.2 硼對鋁脅迫下枳砧根系組分結構的影響
    5.5 小結
6 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁果膠組分及纖維素特性的影響
    6.1 前言
    6.2 材料與方法
        6.2.1 試驗材料
        6.2.2 試驗處理
        6.2.3 樣品采集與硼、鋁含量測定
        6.2.4 根系蘇木精染色、根尖ROS(H₂O₂和O2
.-)活性以及細胞活力熒光染色
        6.2.5 根系胼胝質含量測定
        6.2.6 粗細胞壁的提取
        6.2.7 細胞壁果膠的制備
        6.2.8 根系細胞壁果膠、KDO含量和甲基酯化度的測定
        6.2.9 根尖透射電鏡切片的制備
        6.2.10 傅里葉紅外光譜技術(FTIR)對根系細胞壁組分結構的分析
        6.2.11 ¹³C-固體核磁共振技術(¹³C-NMR)對根系細胞壁有機碳結構分析
        6.2.12 X射線衍射(XRD)對根系細胞壁有纖維素結晶度分析
        6.2.13 數據處理與分析
    6.3 結果與分析
        6.3.1 硼對鋁脅迫下枳砧長勢、株高、根長及各部位干鮮重的影響
        6.3.2 硼對鋁脅迫下枳砧不同部位、根和葉細胞壁中硼鋁含量的影響.
        6.3.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系活性氧和胼胝質含量、蘇木精染色、細胞活力的影響
        6.3.4 硼對鋁脅迫下枳砧根系果膠、KDO含量及甲基酯化度的影響
        6.3.5 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁厚度和細胞壁提取率的影響
        6.3.6 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁纖維素結構的影響
        6.3.7 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁組分和結構的影響
        6.3.8 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁有機碳結構的影響
    6.4 討論
        6.4.1 鋁脅迫下硼降低細胞壁鋁、ROS積累促進幼苗根系生長
        6.4.2 鋁脅迫下硼改變細胞壁果膠含量及特性緩解鋁毒
        6.4.3 鋁脅迫下硼改變細胞壁纖維素含量及結晶度解鋁毒
    6.5 小結
7 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁各組分鋁分布及根尖鋁吸收轉運的影響
    7.1 前言
    7.2 材料與方法
        7.2.1 試驗材料
        7.2.2 試驗處理
        7.2.3 樣品采集與根系硼、鋁含量的測定
        7.2.4 細胞壁提取與分離
        7.2.5 細胞壁各組分鋁含量測定
        7.2.6 不同形態(tài)果膠、半纖維素1、半纖維素2含量測定
        7.2.7 根尖釕紅染色及透射電鏡分析
        7.2.8 不同形態(tài)果膠PME及甲基酯化度(DM)的測定
        7.2.9 堿溶性果膠結構的原子力顯微鏡(AFM)圖像分析
        7.2.10 傅里葉紅外光譜技術(FTIR)對根系細胞壁組分結構的分析
        7.2.11 X射線光電子能譜(XPS)和掃描電鏡X射線能譜儀(SEM-EDS)分析細胞壁表面鋁含量
        7.2.12 透射電鏡X射線能譜儀(TEM-EDS)分析細胞間隙、細胞質和液泡中鋁的含量
        7.2.13 根尖實時定量PCR(qRT-PCR)
        7.2.14 根MDA和 H₂O₂含量、總抗氧化能力(T-AOC)和質膜H⁺-ATPase活性的測定
        7.2.15 數據處理與分析
    7.3 結果與分析
        7.3.1 硼對鋁脅迫下枳砧幼苗長勢和生長參數的影響
        7.3.2 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁不同組分鋁含量的影響
        7.3.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁表面鋁含量的影響
        7.3.4 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁各組分含量的影響
        7.3.5 硼對鋁脅迫下枳砧根系不同形態(tài)果膠含量及特性的影響
        7.3.6 硼對鋁脅迫下枳砧根系堿溶性果膠分子形貌的影響
        7.3.7 硼對鋁脅迫下枳砧根尖細胞間隙、細胞質和液泡鋁含量的影響
        7.3.8 硼對鋁脅迫下枳砧根尖鋁吸收與轉運相關基因表達量的影響
        7.3.9 硼對鋁脅迫下枳砧根系H₂O₂和MDA含量、T-AOC和質膜H⁺-ATPase活性的影響
    7.4 討論
        7.4.1 硼降低枳砧根系細胞壁鋁含量緩解鋁對植株造成的毒害作用
        7.4.2 硼影響果膠含量及特性,特別作用于堿溶性果膠
        7.4.3 硼減少根尖對鋁的吸收、增加鋁向液泡的轉運
    7.5 小結
8 總結與展望
    8.1 主要結論
        8.1.1 硼對鋁脅迫下枳砧根系代謝產物及代謝通路的影響
        8.1.2 硼對鋁脅迫下枳砧根系抗氧化防御系統的影響
        8.1.3 硼對鋁脅迫下枳砧根系果膠及纖維素含量及特性的影響
        8.1.4 硼對鋁脅迫下枳砧根系細胞壁各組分鋁分布及根尖鋁吸收轉運的影響
    8.2 主要創(chuàng)新點
    8.3 不足之處與展望
參考文獻
附錄
研究生期間主要成果
致謝



本文編號：3806539

boshi