發(fā)布時(shí)間：2018-01-01 04:36

  本文關(guān)鍵詞：外源水楊酸對(duì)路易斯安娜鳶尾（Iris hexagona W.）鎘吸收、積累和抗性的影響　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：路易斯安娜鳶尾(Iris hexagona W.)是20世紀(jì)80年代末從國(guó)外引進(jìn)的具有良好推廣前景的水生觀賞植物,具有積累重金屬和觀賞的雙重價(jià)值,是一種較為理想的植物修復(fù)材料。本文在探明路易斯安娜鳶尾吸收、積累和耐受Cd能力的基礎(chǔ)上,通過(guò)外源SA預(yù)處理和SA同時(shí)處理兩種方式,研究了外源SA提高路易斯安娜鳶尾Cd抗性的作用,不僅為SA對(duì)Cd毒害緩解機(jī)制提供了理論參考,也為生產(chǎn)栽培上進(jìn)一步提高路易斯安娜鳶尾的抗Cd能力提供實(shí)踐應(yīng)用方法。采用溶液培養(yǎng),研究了 10、100、500 μMCd濃度處理對(duì)路易斯安娜鳶尾生長(zhǎng)形態(tài)、葉綠素含量、光合參數(shù)、Cd含量、抗氧化酶活性以及細(xì)胞結(jié)構(gòu)等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明:低濃度10 μMCd處理對(duì)路易斯安娜鳶尾生長(zhǎng)無(wú)明顯影響,隨著Cd脅迫濃度上升,根葉干重和根長(zhǎng)顯著降低,葉綠素和光合速率顯著下降。100μM Cd處理時(shí)葉內(nèi)POD、SOD活性顯著上升(P 0.05),但在500μM Cd處理時(shí)葉內(nèi)SOD、POD活性下降。100μMCd和500 μMCd處理時(shí)CAT活性均下降,MAD含量均上升。葉、基部莖節(jié)和根中Cd含量均隨著Cd處理濃度的增加而增加,基部莖節(jié)和根的Cd積累量明顯高于葉。10 μM Cd處理14天后,根部Cd含量達(dá)到147.67μg g-1干重。經(jīng)Cd脅迫后,葉的N含量明顯下降,葉、基部莖節(jié)和根中的K相對(duì)含量也顯著下降,而P、S相對(duì)含量上升。以上結(jié)果說(shuō)明,路易斯安娜鳶尾對(duì)低濃度Cd具有較強(qiáng)的抗性和吸收、積累能力,并且基部莖節(jié)和根是主要積累部位。Cd脅迫不僅影響了 N、S、P代謝,還對(duì)K的吸收產(chǎn)生重要影響。100 μMCd處理時(shí)路易斯安娜鳶尾表現(xiàn)毒害癥狀,但體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)作用明顯,仍具有較強(qiáng)的抗性,500 μMCd處理時(shí)路易斯安娜鳶尾葉片萎蔫,根系大量死亡,細(xì)胞結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞,超出其生理抗性范圍。在以上研究的基礎(chǔ)上,本文通過(guò)外源SA預(yù)處理和SA同時(shí)處理兩種方式,研究了在Cd脅迫條件下,外源SA對(duì)路易斯安娜鳶尾生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明:與單獨(dú)100 μM Cd處理相比,SA預(yù)處理后,路易斯安娜鳶尾根的生長(zhǎng)狀態(tài)、干重、根系活力得到明顯提高,在500 μMCd處理時(shí),葉的干重、葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度才得到明顯提高。說(shuō)明SA預(yù)處理可以緩解Cd的毒害,而且根對(duì)毒害緩解作用反應(yīng)比較敏感。另外,SA預(yù)處理后,與同一濃度單獨(dú)Cd處理相比,Cd含量無(wú)明顯變化,而能適當(dāng)促進(jìn)N、S、P的吸收,說(shuō)明SA預(yù)處理對(duì)其生長(zhǎng)的緩解作用不是通過(guò)減少Cd的吸收量,而是調(diào)節(jié)了離子吸收,增強(qiáng)了對(duì)Cd的抗性。經(jīng)SA預(yù)處理后,根葉內(nèi)CAT、SOD、POD、APX活性及Pro含量顯著上升(P0.05),而MDA含量降低。同時(shí),葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)明顯改善,根尖細(xì)胞出現(xiàn)了很多的小囊泡,部分囊泡內(nèi)包裹高電子密度顆粒。以上結(jié)果說(shuō)明,SA預(yù)處理后路易斯安娜鳶尾體內(nèi)抗氧化酶活性提高,降低了脂類過(guò)氧化,保持生物膜的穩(wěn)定性,減輕了細(xì)胞結(jié)構(gòu)傷害。葉綠體結(jié)構(gòu)的改善是SA預(yù)處理后光合上升的重要原因,囊泡增多并在其內(nèi)沉積顆粒是植物SA緩解重金屬毒害的重要機(jī)制之一。SA同時(shí)處理后,在100μMCd和500 μMCd處理時(shí)葉的干重、葉綠素含量、光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度均比同一濃度單獨(dú)Cd處理時(shí)低,而根的生長(zhǎng)狀態(tài)、干重、根系活力均明顯提高。說(shuō)明根與葉對(duì)SA同時(shí)處理的反應(yīng)差異較大,培養(yǎng)液中SA的存在加劇了 Cd對(duì)光合作用的抑制。SA同時(shí)處理降低了葉內(nèi)N含量,Cd、P、S相對(duì)含量上升,K相對(duì)含量則顯著下降,說(shuō)明SA同時(shí)處理增加了植株Cd的吸收,同時(shí)進(jìn)一步抑制了 N、K的吸收。這可能是SA同時(shí)處理后地上部光合下降、生長(zhǎng)受抑的原因之一。經(jīng)SA同時(shí)處理后,CAT、SOD、POD、APX活性均比同一濃度單獨(dú)Cd處理也有所提高,而MDA含量降低,說(shuō)明SA同時(shí)處理也具有激活路易斯安娜鳶尾體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的作用,但效果不如SA預(yù)處理顯著,該結(jié)果與SA同時(shí)處理后根葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)改善程度較低相一致。在確定SA預(yù)處理可以較好緩解Cd毒害基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步研究了 100μM Cd脅迫和SA預(yù)處理對(duì)路易斯安娜鳶尾葉片蛋白質(zhì)組表達(dá)的影響。與對(duì)照相比,在100 μMCd脅迫下,路易斯安娜鳶尾葉片蛋白圖譜差異顯著,共有77個(gè)蛋白點(diǎn)的豐度超過(guò)1.5倍差異表達(dá),其中上調(diào)39個(gè),下調(diào)28個(gè),新增10個(gè)。先經(jīng)1 μM SA預(yù)處理后再經(jīng)100 μM Cd處理,與對(duì)照相比僅有18個(gè)蛋白點(diǎn)差異表達(dá)。以上結(jié)果表明,SA預(yù)處理可以顯著提高路易斯安娜鳶尾與對(duì)照的2-DE蛋白質(zhì)點(diǎn)匹配率,進(jìn)一步證實(shí)SA預(yù)處理可以顯著減少Cd脅迫引起的蛋白差異表達(dá)而緩解了 Cd毒害。3種處理的102個(gè)蛋白表達(dá)差異點(diǎn),經(jīng)MALDI-TOF-MS質(zhì)譜鑒定,共得到了 54個(gè)與外源SA及Cd處理的相關(guān)蛋白。這些蛋白參與了光合作用、能量與物質(zhì)代謝、解毒與抗氧化作用、氨基酸及蛋白質(zhì)代謝等生理過(guò)程,其中抗壞血酸過(guò)氧化物酶和熱激蛋白70同源物在SA緩解Cd毒害中發(fā)揮了重要作用。上述研究表明,路易斯安娜鳶尾對(duì)100 μM以內(nèi)Cd脅迫具有較強(qiáng)抗逆性,對(duì)一般水體中Cd污染具有較強(qiáng)的抵抗和吸收能力,是一種具有觀賞和富集Cd雙重功能的水生花卉。SA根系預(yù)處理能較好地緩解Cd對(duì)路易斯安娜鳶尾的毒害,其原因是多方面因素共同作用的結(jié)果。
[Abstract]:The effects of exogenous SA on the growth morphology , chlorophyll content , photosynthetic parameters , Cd content , antioxidant enzyme activity and cell structure were studied . The results showed that after SA pretreatment , the activity of CAT , SOD , POD , APX and Pro were obviously increased . The results showed that SA pretreatment could significantly reduce the content of N , Cd , P and S in the leaves . The physiological processes of detoxification and antioxidation , amino acid and protein metabolism , etc . , in which ascorbate peroxidase and heat shock protein 70 homologue have played an important role in reducing Cd toxicity in SA .

【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X173;S682.19

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本文編號(hào)：1362959