四种柑橘砧木铜和锰过量胁迫耐受性差异及其生理研究

发布时间：2020-05-21 20:59

【摘要】：我国柑橘产区果园土壤多呈酸性,在土壤pH值低于4.5时,树体易产生锰过量现象。另一方面,柑橘生产上频繁施用含铜锰的农药造成土壤和树体中铜和锰超标现象也越来越多,柑橘铜、锰过量和中毒时有发生。柑橘砧木品种多,遗传背景差异大,不同砧木对土壤铜、锰的吸收和耐受性应有所不同。为此,本试验用枳(Poncirus trifoliate(L.)Raf)、资阳香橙(Citrus junos(Sieb.)Tanaka)、红橘(Citrus tangerine Hort.ex Tanaka)、沙田柚(Citrus grandis(L.)Osb.‘Shatianyou’)这四种常用柑橘砧木为材料,探究其对铜、锰金属离子过量胁迫的耐受性差异,以期筛选出耐受性较好的砧木,为柑橘生产实践提供参考。试验所用铜(Cu)过量胁迫处理浓度分别为1.5mmol/L(对照)、7.5mmol/L、37.5mmol/L、187.5mmol/L和937.5mmol/L,各处理表示为Cu1.5(CK)、Cu7.5、Cu37.5、Cu187.5和Cu937.5。锰(Mn)过量胁迫处理浓度分别为0.01mmol/L(对照)、0.05mmol/L、0.25mmol/L、1.25 mmol/L和6.25mmol/L,各处理表示为Mn0.01(CK)、Mn0.05、Mn0.25、Mn1.25和Mn6.25。试验过程中观察记录毒害症状,测定生长量、叶绿素含量、光合指标、抗氧化酶活性、矿质元素含量等生理生化指标。分析处理数据,通过主成分分析及隶属函数分析,评价四种柑橘砧木毒害耐性强弱,探究其生理机制。1.铜(Cu)过量胁迫对柑橘砧木的影响1.1铜毒害症状:四种柑橘砧木在过量铜胁迫下,叶片出现缺铁性失绿,老叶逐步黄化,生长受到显著抑制。枳最为敏感,在Cu937.5胁迫20天后即出现叶片失绿症状;随后,沙田柚、红橘、资阳香橙依次出现症状。1.2生物量变化:随着铜胁迫浓度的升高,植株生物量逐渐下降。枳和沙田柚的株高增量下降较为明显,而资阳香橙和红橘在Cu7.5、Cu37.5胁迫下,株高增量下降幅度较小。在Cu187.5和Cu937.5胁迫下,4种砧木株高增量比率大幅度下降。随铜胁迫浓度的增加,各砧木苗地上部与地下部的干重和鲜重均下降。1.3叶绿素含量变化:胁迫浓度≤Cu7.5对4种砧木叶片相对叶绿素含量无明显影响;枳叶片相对叶绿素含量在Cu37.5胁迫处理45天后明显下降,在Cu187.5胁迫下则快速下降;沙田柚在Cu187.5胁迫处理20天后明显下降;Cu187.5胁迫处理对红橘和资阳香橙叶片相对叶绿素含量无明显影响。叶片绝对叶绿素含量在铜过量胁迫下显著下降,叶绿素a、叶绿素b与叶绿素a+b含量变化一致,叶绿素含量变化与砧木铜毒害耐性呈正相关。叶片的光合速率随胁迫浓度升高而下降。1.4生理生化指标变化:在铜过量胁迫下,叶片细胞受到严重损伤,相对电导率、MDA值显著上升,其变化与砧木毒害耐性呈负相关。SOD酶、POD酶和CAT酶在低浓度Cu胁迫下,相较于对照有所上升,但随着Cu胁迫浓度的升高,整体变化并无明显规律。1.5营养元素含量变化:随着铜胁迫浓度的增加,叶片和根系铜含量上升。在Cu937.5胁迫下,枳、资阳香橙、红橘和沙田柚的叶片铜含量分别为64.31 mg/kg、57.28 mg/kg、76.97 mg/kg和53.93mg/kg,根系中铜含量从高到低依次为红橘、枳、资阳香橙和沙田柚。枳和沙田柚叶片K元素随着铜胁迫浓度的升高明显下降,而Ca和Mg元素含量变化幅度小,根系Ca和Mg元素含量在高Cu浓度胁迫下显著下降。叶片和根系P元素含量随着Cu胁迫浓度的升高呈先上升后下降趋势。叶片Fe元素含量在Cu7.5胁迫下即显著下降,根系Fe元素含量则在Cu37.5胁迫下显著下降。叶片Zn含量随着Cu胁迫浓度的升高缓慢下降,但根系Zn含量呈上升趋势。1.6铜过量胁迫耐性综合评价与铜中毒浓度:综合各项生理生化指标,采用主成分分析法和隶属函数分析法对四种砧木苗铜过量胁迫耐性进行评价,各砧木苗的铜过量胁迫耐性强弱顺序为:资阳香橙(29)红橘(29)沙田柚(29)枳。根据植株生物量及各项生理生化指标综合分析得出,枳的Cu中毒起始浓度为Cu7.5mmol/L、资阳香橙Cu37.5mmol/L、红橘Cu37.5mmol/L、沙田柚Cu7.5mmol/L。2.锰(Mn)胁迫对柑橘砧木的影响2.1锰毒害症状:四种柑橘砧木在过量锰胁迫下,叶片出现缺铁性失绿,老叶叶缘发黄,随着胁迫时间的延长,叶片出现褐色斑点。枳最为敏感,在Mn6.25胁迫下20天后即出现叶片失绿症状;随后,沙田柚、红橘和资阳香橙依次出现症状。2.2生物量变化:随着锰胁迫浓度的升高,四种砧木植株生物量逐渐下降。在Mn0.05和Mn0.25胁迫下株高增量都有较小幅度下降;在Mn1.25胁迫下,所有砧木苗株高增量显著下降。随着锰胁迫浓度的升高,四种砧木苗地上部与地下部的干重和鲜重均下降。2.3叶绿素含量变化:胁迫浓度≤Mn0.05对4种砧木叶片相对叶绿素含量无明显影响;枳叶片相对叶绿素含量在Mn0.25或Mn1.25胁迫20天后明显下降,在Mn6.25胁迫10天即快速下降;沙田柚在Mn6.25胁迫10天后明显下降;Mn胁迫处理对红橘和资阳香橙相对叶绿素含量无明显影响。叶片绝对叶绿素含量、叶片净光合速率随胁迫浓度的升高而下降,叶绿素a、b含量与叶片净光合速率变化一致,叶绿素含量变化与与砧木锰毒害耐性呈正相关。2.4生理生化指标变化:随着锰胁迫浓度的增大,各砧木叶片的相对电导率和MDA值上升。枳叶片MDA值随锰胁迫浓度的升高呈先上升后下降的趋势,资阳香橙、红橘和沙田柚则呈现上升趋势。叶片SOD酶活性随着锰胁迫浓度的升高而上升;叶片CAT酶活性变化规律呈现出随锰胁迫浓度升高而下降的趋势。2.5营养元素含量变化:随着锰胁迫浓度的增加,叶片和根系锰含量上升。在Mn6.25胁迫下,枳、资阳香橙、红橘和沙田柚的叶片锰含量分别为2217.16mg/kg、2725.26mg/kg、3302.93mg/kg和3836.57mg/kg,根系中锰含量分别为7487.50 mg/kg、12159.50 mg/kg、11814.30 mg/kg和8675.10mg/kg。四种砧木苗叶片K、Ca、Mg元素随着锰胁迫浓度的升高而明显下降,部分砧木叶片P元素含量随着锰胁迫浓度的升高而下降。锰胁迫导致根系K和P含量上升、Ca和Mg含量下降,叶片Fe和Zn含量随着锰胁迫浓度升高而下降,但根系中Fe和Zn含量上升。2.6锰过量胁迫耐性综合评价与锰中毒浓度:综合各项生理生化指标,采用主成分分析法和隶属函数分析法对四种砧木苗锰过量胁迫耐性进行评价,各砧木苗的锰过量胁迫耐性强弱顺序为:资阳香橙(29)沙田柚(29)红橘(29)枳。根据植株生物量及生理生化指标综合分析判断,枳的锰中毒起始浓度为Mn1.25mmol/L、资阳香橙0.25mmol/L、红橘0.05mmol/L、沙田柚0.25mmol/L。3.结论3.1四种柑橘砧木耐铜过量胁迫的强弱顺序为:资阳香橙(29)红橘(29)沙田柚(29)枳;耐锰过量胁迫的强弱顺序为:资阳香橙㧐沙田柚㧐红橘㧐枳。3.2铜中毒起始浓度为枳Cu7.5mmol/L、资阳香橙Cu37.5mmol/L、红橘Cu37.5mmol/L、沙田柚Cu7.5mmol/L。锰中毒起始浓度为枳Mn1.25 mmol/L、资阳香橙0.25mmol/L、红橘0.05mmol/L、沙田柚0.25mmol/L。3.3总体而言,枳对铜和锰过量胁迫最为敏感,资阳香橙对铜和锰过量胁迫最不敏感,红橘和沙田柚介于枳和资阳香橙之间。在酸性土壤区以枳为砧木的柑橘园更需注意土壤和树体的铜、锰元素营养管理,避免或减少铜、锰危害。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S666

【参考文献】