铅锌胁迫对蓖麻开花生理的影响

发布时间：2020-09-11 12:25

　　蓖麻(Ricinus communis L.)生物量大、抗逆性强,对多种重金属污染具有较强的耐受性,是重金属污染土壤能源化生态修复的重要油料植物之一。本研究以湘蓖9号为试验材料,重金属Pb、Zn为胁迫因子进行试验,观测Pb、Zn单一和复合胁迫对蓖麻开花时间、雌雄花分化的影响,分析不同浓度铅锌处理下植株重金属吸收累积、开花前植株可溶性糖、淀粉、氮及IAA含量等生理生化指标变化与开花时间和雌花分化的相关性,以及主要相关代谢途径关键酶基因的差异表达分析。探明不同铅锌胁迫下蓖麻的适应性与开花机制,对蓖麻产业化、能源化应用于重金属污染土壤修复具有一定的应用价值。主要研究结果如下:(1)不同浓度Pb、Zn胁迫对蓖麻营养生长产生影响。低浓度胁迫下(Pb2+=0.50 mM·kg-1,Zn2+=1.50mM·kg-1)蓖麻植株地茎、株高和叶面积有小幅度增加。随着铅锌单一和复合胁迫浓度增加,营养生长各指标呈显著下降趋势(P0.05),其中对地茎和节间长的影响最为明显,其次是株高。(2)不同浓度Pb、Zn单一和复合胁迫对蓖麻始花期、总花序长度及雌花序长度产生不同影响。低浓度的铅锌胁迫可促进蓖麻雌性花的分化,始花期提前;高浓度的Pb、Zn单一和复合胁迫抑制植株生殖生长,推迟开花。(3)不同浓度Pb、Zn胁迫时,蓖麻对Pb2+、2Zn2+和营养元素N的吸收和转运有显著差异。蓖麻不同器官Pb2+、Zn2+积累量表现为:根叶片,相同摩尔浓度胁迫时蓖麻对Pb2+、Zn2+的累积量表现为Zn2+Pb2+。单一和复合Pb、Zn胁迫时,植株根系和叶片全N含量随胁迫浓度的增加先增后减,单一Pb2+处理浓度为1.00 mM·kg-1时叶片和根系的全N量最高达到15.25 mg·g-1、8.12 mg·g-1;单一 Zn2+胁迫浓度为4.50 mM·kg-1时,叶片全氮含量较对照显著高出18.77%,而根系全氮含量较对照降低约1.15%。Pb2++Zn2+复合胁迫浓度为1.00+3.00 mM·kg-1时,叶片和根系全氮含量分别较对照处理组高出22.77%,5.59%。(4)Pb、Zn单一和复合胁迫对植株体内的生理生化指标产生不同影响。可溶性糖和淀粉含量均出现“低促高抑”现象,C/N比先升后降。单一Pb2+处理时,叶片内脯氨酸含量随胁迫浓度的增加先升后降,单一Zn2+和Pb2++Zn2+复合胁迫时,叶片脯氨酸含量随胁迫浓度的增加逐渐增加,且不同浓度处理组脯氨酸含量均高于对照组。IAA氧化酶和POD氧化酶均表现出随胁迫浓度增加先增强后减弱的变化。IAA含量随铅锌单一和复合胁迫浓度增加先减少后增加。(5)Pb、Zn胁迫下蓖麻叶片碳、氮含量、IAA含量与开花时间、花序长和雌花率相关。始花期与叶中可溶性糖含量和C/N比呈现极显著负相关,与淀粉、N含量和Zn2+含量呈不显著负相关;花序总长度、雌花序相对长度均与叶中可溶性糖含量和C/N比呈极显著正相关;叶中IAA含量与始花期呈极显著正相关,但与总花序长和雌花序长呈极显著负相关。(6)与对照相比,1.50 mM·kg-1Pb2+ 胁迫时前20条pathway中,富集显著的碳氮代谢途径有氮、半乳糖和果糖和甘露糖代谢(P0.05);Zn2+胁迫浓度为3.00 mM·kg-1时,富集显著的代谢途径有氮、淀粉和蔗糖、糖酵解/糖异生与果糖和甘露糖代谢(P0.05)。且参与代谢的关键酶基因总体表达下调。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X503.231;S565.6

【参考文献】