【摘要】：為明確土壤Pb、Cd等重金屬對姜生長、產(chǎn)量的影響及其對姜植株毒害的時間、劑量效應(yīng),本文以‘萊蕪大姜’為試材,采用污灌方式外施Pb(NO3)2、Cd Cl2.2.5H2O溶液,研究了不同水平Pb、Cd脅迫對姜生長、活性氧代謝、光合碳同化及氮代謝的影響,并探討了外源H2S緩解姜Pb、Cd脅迫的生理機(jī)制,以期為Pb、Cd對姜毒害的生產(chǎn)檢測和調(diào)控提供理論依據(jù),為姜優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。主要結(jié)果如下:1姜對輕度Pb脅迫存在一定的適應(yīng)性,脅迫前期,150 mg.kg~(-1)Pb處理可刺激姜株高、地上部及根莖生長量的積累;但脅迫后期,尤其是至根莖膨大期,Pb脅迫顯著抑制姜生長和各器官生物量的積累,且隨Pb水平的增加,抑制程度加重,根系活力顯著下降。與此同時,Pb脅迫對姜的毒害作用存在器官差異,即Pb污染對姜根系毒害最重,并顯著抑制姜莖的生長,從而造成植株莖干瘦弱。2 Cd脅迫顯著抑制了姜株高及莖粗,尤其是脅迫后期同時伴隨著分枝數(shù)和葉片數(shù)的下降,此外,姜地上和地下部生物量亦降低,尤其是根系在幼苗期受Cd脅迫即呈顯著的劑量效應(yīng),根系活力顯著受抑。3隨Pb、Cd脅迫水平的升高及脅迫時間的延長,姜葉片中O_2?.生成速率和H_2O_2含量顯著升高,但過高濃度Pb脅迫則使其降低;Pb、Cd脅迫均導(dǎo)致了姜葉片中MDA含量和電導(dǎo)率的持續(xù)增加。脅迫40 d(幼苗期),SOD、POD、CAT、GR、APX、MDHAR、DHAR等抗氧化酶活性均被Pb、Cd脅迫所誘導(dǎo)增強(qiáng),As A、GSH、酸溶性SH、植物絡(luò)合素等抗氧化物質(zhì)含量顯著升高,As A/DHA、GSH/GSSG比值顯著增加;隨著脅迫的持續(xù)進(jìn)行,Pb脅迫下,抗氧化酶活性及抗氧化物質(zhì)含量多以150 mg·kg~(-1)的輕度Pb脅迫的較高,過高濃度的Pb脅迫則使其顯著降低,表明As A-GSH循環(huán)遭受嚴(yán)重破壞,同時,隨Cd脅迫濃度和時間的增加,相關(guān)保護(hù)酶活性及抗氧化物質(zhì)含量均顯著降低,表明姜對脅迫40 d或輕度Cd脅迫具有適應(yīng)性,但脅迫120 d或較為嚴(yán)重的Cd脅迫嚴(yán)重?fù)p傷了姜葉片抗氧化系統(tǒng),使活性氧代謝失調(diào),葉片膜系統(tǒng)遭到嚴(yán)重傷害。4雖然低濃度Pb處理短期內(nèi)可刺激了葉片色素含量的增加,但高濃度Pb、Cd脅迫均可導(dǎo)致姜葉片色素含量在整個生育期的顯著下降,降低姜葉片對光能的利用,引起Pn、Gs、Fv/Fm及ΦPSⅡ等的顯著下降,導(dǎo)致可溶性糖含量的增加,且幼苗期Pb、Cd污染引起的光合速率的下降主要是氣孔限制,但發(fā)棵期和根莖膨大期,施Pb、Cd處理的姜葉片光合速率的下降主要是由于非氣孔限制。5姜葉片中氮代謝相關(guān)酶活性在短期Pb、Cd脅迫下可被誘導(dǎo),形成一種自我保護(hù)的特性;但隨著脅迫的持續(xù),NR、GS、GOGAT活性顯著受到抑制,銨平衡被打破,且脅迫后期姜植株過量的內(nèi)源銨主要通過GDH途徑清除;Pb、Cd均可直接抑制姜根系對硝態(tài)氮的吸收同化作用,引起根系和葉片中硝態(tài)氮的顯著下降,造成銨態(tài)氮的積累,誘導(dǎo)可溶性蛋白的降解,刺激游離氨基酸含量尤其是脯氨酸含量的顯著增加。6外施Na HS可增強(qiáng)Pb、Cd脅迫前期對抗氧化酶活性的刺激作用,減緩脅迫后期酶活性的下降幅度,并抑制了AAO活性的顯著增加,從而提高了姜清除O_2-.和H_2O_2的能力,維持較低水平的ROS含量,減緩MDA含量的增加速率,顯著誘導(dǎo)姜植株內(nèi)H2S含量。7外施Na HS可有效提高Pb、Cd脅迫下姜葉片色素含量,有效緩解Pb、Cd脅迫下姜葉片Pn、Fv/Fm、ΦPSⅡ的下降幅度,延緩了脅迫下姜葉片中Ci的上升速度和Ls的下降速率,使非氣孔限制得以延后,有效緩解了NPQ的顯著增加,保護(hù)PSⅡ的生理功能,誘導(dǎo)了姜葉片在光下的氣孔開放,維持了一定的蒸騰速率,且在處理第10 d時,13:00時的對照、Pb T1、Pb T3、Cd T1、Cd T3姜葉片Pn較11:00時分別下降了27.25%、34.58%、58.48%、27.38%、36.75%,而Pb T2、Cd T2僅降低了15.24%、21.96%,表明外施H2S可有效緩解姜葉片‘光合午休’現(xiàn)象,有利于提高姜葉片Pn,減小Pb、Cd脅迫下強(qiáng)光對姜葉片Pn的影響。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S632.5

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