钙对镉胁迫下甜高粱种子萌发和幼苗生理生化的影响

发布时间：2020-05-22 08:57

【摘要】：本试验以能源作物甜高粱为研究对象,以杂交品种辽甜1号为试验材料,研究了5种不同镉浓度处理(0、50、100、200、300μmol/L)和两种镉钙混合处理(200μmoL/L镉+2.0×10~-33 mol/L钙、200μmoL/L镉+3.0×10~-33 mol/L钙)下,甜高粱种子的萌发特性,幼苗的生长、抗氧化保护酶活性和同工酶的表达、叶片叶绿素含量、荧光参数(Fv/Fm、qP、φPSⅡ、NPQ)、光合参数(Pn、Gs、Ci、Tr)、光响应曲线(Pmax、φ、Rd、LSP、LCP)以及镉富集能力的变化,旨在探明镉胁迫以及外源钙对甜高粱种子萌发和幼苗生长的影响及其生理生化机制,为重金属污染土壤的生物治理和利用边际性土地发展能源作物甜高粱提供参考依据。主要研究结果如下:1)大于等于200μmol/L镉处理显著(P0.05)降低甜高粱种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数,从而抑制种子的正常萌发。施钙不能缓解镉对种子萌发的抑制作用。2)随着镉浓度的增加甜高粱幼苗SOD、POD的活性呈递增的趋势,CAT的活性则反之,而APX的活性随着处理浓度的增加在不同时期呈现不同的趋势,但总体随胁迫时间的延长而降低。胁迫早期,超氧化物歧化酶同工酶谱出现了新的S4、S2条带,过氧化物酶同工酶出现了新的P3、P2条带。施钙能够缓解镉对抗氧化酶活性的诱导,其中增施3.0×10~(-3)mol/L的钙最为明显。3)中、高浓度的镉胁迫降低了甜高粱叶片叶绿素含量,使得Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、φSⅡ、qP、Pmax、φ、Rd、LSP显著下降,NPQ、Ci、LCP显著升高。增施不同浓度的钙,能够不同程度缓解镉对甜高粱光合作用抑制,其中增施3.0×10~-33 mol/L的钙缓解效果最好。4)大于等于50μmol/L镉胁迫抑制甜高粱幼苗的生长。随着镉处理浓度的增加甜高粱幼苗株高、地上部鲜重、地上部及地下部干重显著降低。增施不同浓度的钙,能够不同程度缓解镉对甜高粱生长的抑制作用,使其生物量在镉胁迫的基础上升高。5)甜高粱幼苗具有一定的镉富集能力。随着镉处理浓度的增加甜高粱地上部与地下部镉浓度显著升高;镉胁迫下由于生物量的降低,使得甜高粱对镉的富集效率下降,具体为整株富集量与富集效率伴随胁迫浓度的增加而降低。施加钙能够减少甜高粱地下部的镉浓度,显著增加植株对镉的富集量。综上所述,镉胁迫抑制甜高粱种子的萌发和幼苗的生长。镉胁迫下甜高粱幼苗通过调节其抗氧化保护酶的活性以减轻胁迫下活性氧对植株造成的伤害;镉胁迫降低甜高粱幼苗叶片的叶绿素含量,使其光合作用下降从而抑制了幼苗的生长。镉胁迫下甜高粱植株的镉含量显著增加。外源钙不能缓解镉对甜高粱种子萌发的抑制作用,但能缓解镉对幼苗抗氧化活性的诱导,减轻对光合系统的伤害,降低地下部的镉浓度,以维持正常生长,增加植株富集量,其中增施3.0×10~-33 mol/L的钙效果最为明显。
【图文】：

率作为种子品质优劣的重要指标，反映了种子在受胁迫时发芽的多少。研究发现，随着镉的增加，发芽率呈先上升后下降的趋势，在轻度(T1)镉胁迫下达到最大值(94.29%)，与对89.21%)相比较高，但二者无显著性差异(p>0.05)；T3、T4胁迫下发芽率较低，分别为 79.37%5.24%，较对照组均有显著性差异(p<0.05)。发芽势则在一定程度上可以反应种子发芽的速度和齐整度[69]。研究表明，甜高粱的发芽势胁迫程度的增加呈先上升后下降的趋势，在 T1胁迫下达到最高点(94.17%)，与对照相比(89.72高但无显著性差异(p>0.05）；发芽势于 T4胁迫下降至最低(76.67%)，与对照相比差异显<0.05)。种子活力指数也是评价种子发芽能力的重要指标，由图 1-1 可以看出，随着胁迫程度的增子活力呈下降的趋势，T1、T2、T3、T4处理下活力指数分别为 353.31、286.35、200.34、151.对照组(489.75)相比，均差异显著(p<0.05)。发芽指数作为种子萌发的综合性指标，能够全面的反应种子的品质及发芽状况。研究指出高粱的发芽指数伴随胁迫程度的增加呈先上升后下降的趋势，于 T1处理下下达到最大73.20)，与对照相比(69.43)较高但无显著性差异(p>0.05)；重度镉胁迫下(T4)最低（58.72%），照相比差异显著(p<0.05)。

北方民族大学 2019 届硕士学位论文 第二章 镉胁迫对甜高粱种子萌发特性及幼苗生理生化特性的影响2.2.2 镉胁迫对抗氧化酶活性的影响由图 1-2 可知，镉胁迫下甜高粱幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的响应不同。SOD 活性随镉浓度升高呈先上升后下降的趋势，且随着胁迫时间的延长处理组显著高于对照(P<0.05)。POD 活性在处理第 3、11 天随镉浓度升高呈上升的趋势，而在第 7 天呈先上升后下降的趋势；胁迫期间 T1处理与对照差异不显著，而 T2、T3、T4处理与对照差异显著(P<0.05)。CAT 活性随镉浓度升高呈下降的趋势，且伴随胁迫时间的延长处理组显著低于对照(P<0.05)。APX 活性在胁迫第 3 天随着镉浓度升高呈先下降后上升再下降的趋势，处理组与对照无显著性差异；在胁迫第 7 天随着镉浓度升高呈先下降后上升的趋势，，T1和 T2处理较对照差异显著(P<0.05)；在胁迫的第 11 天随着镉浓度升高呈下降的趋势，各处理组与对照组均有显著性差异(P<0.05)。
【学位授予单位】：北方民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S566.5

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本文编号：2675747