镉胁迫对多年生黑麦草的生理影响及外源褪黑素的缓解效应

发布时间：2020-08-02 12:46

【摘要】：近年来,随着工业化和城市化进程的加快,世界各国的土壤都存在不同程度的镉(Cd)污染,城市园林地被植物不可避免地生长在镉污染的土壤中,因此,研究土壤镉污染对城市园林地被植物生长的影响及探索缓解镉毒害的途径具有重要意义。本研究以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为试验材料,研究了不同浓度(10、25、50、75、100mg/L)镉胁迫对多年生黑麦草幼苗萌发率,幼苗生长及抗氧化系统的影响,同时探讨了不同浓度的外源褪黑素(50、100、200、400umol/L)对镉胁迫下多年生黑麦草的调控机理。主要研究结果如下:(1)试验结果表明,同对照相比,10mg/L镉处理对多年生黑麦草种子发芽率和发芽势没有显著影响;随着镉胁迫浓度的增加,发芽率和发芽势逐渐降低。所有浓度的镉处理都显著抑制了幼苗根长、苗高的伸长、侧根的生长以及生物量的积累,且随着镉胁迫浓度的增加,所受到的抑制作用越显著。同对照相比,幼苗叶片和根中相对电导率和丙二醛含量随镉浓度的增加而显著升高,同时镉处理导致SOD、POD、CAT酶活性被激活,当Cd浓度高于50mg/L时,SOD和CAT酶活性迅速降低,抗氧化清除系统遭到破坏,导致膜脂过氧化,多年生黑麦草幼苗受到逆境伤害。(2)盆栽实验中,同对照相比,75mg/kg的镉胁迫显著降低了叶片中叶绿素含量和净光合速率,下调了叶片和根系抗氧化酶活性,增强了活性氧的积累,导致叶片和根系中镉含量大幅度提升,从而对多年生黑麦草产生毒害。喷施不同浓度的外源褪黑素(50、100、200、400umol/L)能有效缓解镉对多年生黑麦草的胁迫伤害,在褪黑素浓度为200umol/L时,缓解效果最为显著。同镉胁迫相比,200umol/L的褪黑素能显著增加根系和叶片中生物量,提高净光合速率和叶绿素含量;减少细胞膜氧化损伤;上调中抗氧化酶(SOD、POD、CAT、GR、APX)活性;提高抗氧化剂ASA和GSH含量;增加根中PC的合成;降低叶片中镉含量。综上所述,喷施适宜浓度的外源褪黑素能够通过提高光合作用,增强抗氧化酶活性,降低氧化损伤,增强根中镉离子同PC的螯合,降低镉向叶片中的转移,从而有效缓解镉对多年生黑麦草的毒害。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X503.233
【图文】：

发芽势,镉处理,发芽率,种子发芽势

(n=15). Different letters above the columns indicate the significant differences among the Cd treatments (P㩳0.05).The same below.Cd处理对多年生黑麦草种子发芽势的影响从图1A可以看出，种子发芽势在Cd胁迫浓度10mg/L时，同对照差异不显著(P>0.05)，随Cd浓度的增加，发芽势逐渐下降，各处理间差异显著(P<0.05)。在Cd处理浓度为100mg/L时，发芽势同对照相比下降了31.6%(P<0.05)。而对发芽率的影响从图1B可以看出，在25~75mg/L的Cd处理下，多年生黑麦草种子发芽率保持在80%以上

镉处理,幼苗,植物幼苗,苗高

14图2 不同浓度的镉处理对多年生黑麦草幼苗的影响(Cd：mg/L)Fig.2 The effect of different concentration in calciumtreatment on the seeding on Lolium perenne L.表1不同浓度的镉处理对多年生黑麦草根长和苗高的影响（Cd：mg/L）Table1. The effect of different concentration in calciumtreatment on the roots length and shoots lengthonLolium perenne L.Cd浓度Cd concentration（mg/L）根长Roots length（cm）苗高Shoots length（cm）幼苗总长Total length（cm）CK6.45±0.28a 5.51±0.18a 11.96±0.3a105.5±0.17b 5±0.21ab 10.5±0.21b254.2±0.21c 4.3±0.17b 8.5±0.19c503±0.28d 3.22±0.23c 6.22±0.21d751.33±0.24e 2.16±0.28d 3.49±0.16e1000.3±0.11f 1.06±0.29e 1.36±0.26f不同浓度Cd处理对多年生黑麦草根长和苗高的影响如图2和表1所示，Cd处理下，植物幼苗根和苗的生长受到明显抑制，且随Cd处理浓度的增加，抑制越明显。Cd处理还抑制了植物幼苗侧根的生长，从图2可以看出，对照处理下，植物幼苗侧根发达，不同浓度的Cd处理均抑制了植物幼苗侧根的生长。Cd浓度为25mg/L时，与对照相比，根长和苗高均下降显著

镉处理,丙二醛,相对电导率,处理浓度

16图3 不同浓度的镉处理对多年生黑麦草相对电导率（A）和丙二醛（B）含量的影响Fig3.The effect of different concentration in calciumtreatment on the relative permeability（A）and MDAconcent（B）Lolium perenne L.2.4.4 不同浓度 Cd 处理对多年生黑麦草幼苗酶活性的影响图4为不同浓度Cd处理对多年生黑麦草SOD、CAT、POD活性的影响，从图4A可以看出，幼苗SOD活性随Cd处理浓度升高而增强，Cd处理浓度为25mg/L时，SOD活性达到最高，同对照相比，上升了53.2%。而随着Cd处理浓度继续上升，SOD活性开始下降，Cd处理浓度高于50mg/L时

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