富氢水调控黄瓜幼苗生长发育和耐盐性的初步研究

发布时间：2020-05-06 17:02

【摘要】：黄瓜是设施栽培的主要蔬菜之一。目前设施内土壤盐渍化日趋严重,黄瓜属于中度盐敏感型作物,尤其幼苗根系较弱,抗性较差,对设施土壤盐分的积累比较敏感,严重影响其产量和品质。氢气作为一种选择性抗氧化剂和信号分子,无毒无害,能够参与调节植物生长发育,修复植物逆境损伤,被广泛研究。因此,开展氢气对黄瓜幼苗生长发育和耐盐性的研究,对于改善植株生长状态,提高土壤盐渍化条件下作物的产量,减少农药污染、开展绿色农业具有重要意义。本论文明确了富氢水对黄瓜幼苗生长发育和光合效率的调节作用;同时,研究了富氢水对盐胁迫下黄瓜幼苗生理生化特性的影响,并探讨了富氢水提高黄瓜幼苗耐盐性的分子机制。主要研究结果如下:(1)富氢水具有促进黄瓜幼苗的生长发育、提高叶片光合效率的作用,其中,饱和度为50%的氢水效果最佳。50%的富氢水可明显提高黄瓜幼苗的株高、茎粗、鲜重、叶面积、可溶性糖和可溶性蛋白的含量。同时,富氢水可调节植物光合作用,但对于其调控机理尚不明确。根施50%的富氢水后能显著提高黄瓜叶片叶绿素含量和净光合速率(Pn);富氢水处理对胞间CO_2浓度(Ci)无明显影响,但可显著降低气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr);同时,初始荧光F_o、最大荧光F_m和PSΠ光化学效率F_v/F_m有所下降。可见,富氢水可能通过增加叶绿素含量以及保持高效的光能吸收、传递和转换而使黄瓜叶片捕获更多光能,进而提高光合速率。(2)富氢水预处理对盐胁迫下黄瓜幼苗的生长发育具有很好的促进作用,提高黄瓜幼苗的耐盐性。结果表明,富氢水能够缓解盐胁迫对黄瓜幼苗鲜重、干重、根长、侧根数、根冠比的抑制,提高盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿素含量和叶绿素a/b的值、增强光化学反应效率,降低能量散耗;同时,富氢水处理提高了黄瓜幼苗体内可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量。(3)本论文探究了富氢水提高黄瓜幼苗耐盐性的生理和分子机制。研究表明,富氢水能降低盐胁迫诱导产生的超氧阴离子、过氧化氢、丙二醛含量以及脂质过氧化程度;提高盐胁迫下黄瓜幼苗体内SOD、POD、CAT的活性和ASA、GSH的含量。同时,qRT-PCR基因表达分析表明,富氢水预处理能够抑制盐胁迫下植物体内促进活性氧产生的蛋白激酶ROP1的表达量;上调盐胁迫下植物体内参与调控渗透胁迫、离子胁迫和ROS清除相关的蛋白激酶LecRLK和转录因子TGA5及SOS信号通路中NHX1、SOS2的基因表达量;并明显提高了盐胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶系统中SOD、CAT、POD及ASA-GSH循环系统中的GR、APX等关键基因的表达量。可见,富氢水能够增强黄瓜幼苗清除活性氧的能力,对维持细胞内氧化还原的平衡起到促进作用,通过减少活性氧的含量来降低盐胁迫下植物氧化损伤的程度。
【图文】：

富氢,可溶性糖,可溶性蛋白,饱和度

HRW 鲜重 (g) 株高 (cm) 叶面积 (cm2) 茎粗 (cm)Control16.66±1.71c26.50 ±1.94c63.38±5.35c0.59±0.02b20%21.46±2.4bc32.27±1.20bc70.93±5.19bc0.57±002b50%27.70±2.06a38.96±3.25a86.63±6.07a0.72±0.03a100%24.20±1.41ab32.53±0.91b80.67±5.42ab0.76±0.02a不同字母：P <0.05不同处理之间差异性显著Different letters are significantly different at P<0.052.3.1.2 富氢水上调可溶性糖和可溶性蛋白含量富氢水能显著提高黄瓜幼苗中可溶性糖的含量。与对照相比，随着富氢水饱和度的提高，可溶性糖的含量分别增加 67.13%、79.90%和 120.84%。富氢水促进了黄瓜幼苗中可溶性蛋白含量的增加。其中，50%和 100%HRW 处理使可溶性蛋白含量显著性增加，分别为对照的 1.95 和 1.71 倍；但 20%HRW 的效果不明显。

富氢,叶绿素荧光参数,叶绿素含量,饱和度

图 2-2 不同饱和度富氢水对黄瓜幼苗叶绿素含量（A）和叶绿素荧光参数 F0（B）、Fm（C）、Fv/Fm（D）的影响Fig.2-2 Effects of different saturation hydrogen-rich water on chlorophyll(A) and chlorophyll fluorescenceparameters F0(B), Fm(C), Fv/Fm(D) of cucumber seedlings不同字母：P <0.05不同处理之间差异性显著Bars with different letters are significantly different at P<0.052.3.1.4 富氢水对气体交换参数的影响由图 2-3 可见，50%HRW 和 100%HRW 处理可显著提高黄瓜幼苗的净光合速率（Pn），与对照相比较，分别增加了 14.24%和 7.02%；但 20%HRW 处理对 Pn 无明显影响。同时，，50%HRW 和 100%HRW 处理降低了黄瓜幼苗气孔导度（Gs），与对照相比较，分别降低了 42.86%和 36.73%；而 20%HRW 处理对 Gs 无显著影响。同样，HRW处理可明显降低黄瓜幼苗蒸腾速率（Tr），20%HRW、50%HRW 和 100%HRW 处理与对照相比差异均达到显著水平，分别降低了 19.76%、21.78%和 23.90%。但 HRW 处理对胞间二氧化碳浓度（Ci）无明显影响。推测 HRW 处理可能通过降低黄瓜幼苗 Gs 和14
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S642.2

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