吲哚乙酸对砷胁迫下两种凤尾蕨属植物光合作用的影响及机理

发布时间：2017-12-10 06:23

  本文关键词：吲哚乙酸对砷胁迫下两种凤尾蕨属植物光合作用的影响及机理

  更多相关文章： 吲哚乙酸 砷 超富集植物 光合作用 超微结构

【摘要】：重金属和类金属砷对植物生长和光合作用虽有一定的的抑制作用,但外源吲哚乙酸(IAA)不仅可以促进植物的生长和光合作用,还能促进植物富集重金属和砷。然而,砷胁迫下外源IAA如何调节植物光合作用,目前文献报道尚少。为研究砷胁迫下IAA对不同砷富集能力植物光合作用的影响,本研究以砷超富集植物大叶井口边草(Pteris cretica var.nervosa)和同属非砷超富集植物剑叶凤尾蕨(Pteris ensiformis)为实验材料,采用2 mg·L-1 As5+胁迫下添加不同浓度(0、10、20、40mg·L-1)IAA的水培试验,研究了 IAA对两种植物形态指标(株高、干重、鲜重、根长)、砷含量、光合色素(类胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b)、叶绿素荧光参数(PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN))、暗反应酶活性(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPC)和甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH))以及叶绿体超微结构的影响。结果表明:1.在2mg·L-1As5-胁迫下,添加20mg·L-1IAA处理时,2种不同砷富集能力植物的干重均比对照显著增加(P0.05),在10、40mg·L-1IAA处理时则与对照无显著差异(P0.05)。20mg·L-IAAA处理时,2种植物的鲜重也显著增加,并且大叶井口边草高于剑叶凤尾蕨。双因素方差分析表明,植物种类之间、IAA浓度之间以及两者交互作用对植物生物量有极显著影响(P0.01)。砷胁迫下,砷超富集植物大叶井口边草在添加不同浓度梯度的IAA处理后,株高与对照(0mg·L-1IAA)相比无显著差异;在20mg·L-1IAA处理下,非超富集植物株高显著增加(P0.05),但在10或40mg·L-1IAA处理时则与对照无显著差异。20mg·L-1IAA处理时,2种植物的根长与对照相比均显著增加,并且达到最大值;在10 mg·L-1 IAA处理时,2种植物根长与对照相比显著增加;40 mg·L-1 IAA处理时,超富集植物大叶井口边草的根长与对照相比无显著变化,非超富集植物剑叶凤尾蕨的根长则显著增加。双因素方差分析表明,植物种类之间、IAA浓度之间对植物株高和根长均有极显著影响(P0.01)。因此,外源添加20 mg·L-1 IAA有助于两种植物生长和生物量的增加。2.20 mg·L-1IAA处理时,2种不同砷富集能力植物的体内总砷和叶片砷含量显著增加,且大叶井口边草显著高于剑叶凤尾蕨。与此同时,砷超富集植物大叶井口边草在富集大量砷的同时光合色素含量、叶绿素a/b值与对照相比无显著变化;剑叶凤尾蕨叶片的光合色素含量在20 mg·L-1 IAA处理时开始显著下降,叶绿素a/b值在40mg·L-1 IAA处理时显著降低。10-40 mg·L-1的IAA处理时,大叶井口边草叶片Fv/Fm、ΦPSII和qN值与对照相比无显著变化,而在20mg·L-1的IAA处理时,剑叶凤尾蕨则显著下降;10-40 mg·L-1的IAA处理时,大叶井口边草qP呈增加趋势,而剑叶凤尾蕨则显著下降。20 mg··L-1的IAA处理时,大叶井口边草叶片中的RuBPC和GAPDH活性与对照相比显著增加,后下降到对照水平,与对照无显著差异;剑叶凤尾蕨叶片中的RuBPC在10-40 mg·L-1的IAA处理时显著降低,GAPDH活性在40 mg·L-1的IAA处理时与对照相比显著降低,在其他IAA浓度处理下仍显著高于对照。因此,大叶井口边草在20mg·L-1IAA处理时其光合色素含量、叶绿素a/b值以及叶绿素荧光参数与对照相比无显著变化,RuBPC活性显著增加;而剑叶凤尾蕨光合色素含量、RuBPC活性以及叶绿素荧光参数与对照相比显著降低。3.从叶绿体超微结构看,超富集植物大叶井口边草在单一砷胁迫下依然保持叶绿体结构和功能的完整性,尤其在添加20 mg·L-1IAA时,虽然叶片富集了大量砷,但叶绿体超微结构并未受到明显影响,叶绿体呈椭圆形或梭形,双膜结构完整,基粒和基质片层排列整齐,具有典型的健康叶绿体结构特征,仅出现淀粉粒和少量嗜锇颗粒。在10和40 mg·L-1 IAA处理时,大叶井口边草叶绿体超微结构出现了一定程度的受害症状,叶绿体膜系统发生变化,基粒数量减少或排列紊乱,基粒类囊体肿胀扭曲或变薄并且排列松散,与此同时,其光合色素含量显著降低;而非超富集植物剑叶凤尾蕨叶绿体超微结构则在单一砷肋迫下叶绿体就受到伤害,呈圆形,双层膜边界模糊,基粒类囊体小且少,排列杂乱无章,淀粉粒大且多,少量嗜锇颗粒出现。在10mg·L-1的IAA处理下,叶绿体肿胀,基粒类囊体结构发生改变,出现融合现象;在20mg·L-1的IAA处理下,叶绿体双层膜结构几乎消失,基粒类囊体甚少,并且也出现融合现象,伴有有少量嗜锇颗粒出现;在40 mg·L-1的IAA处理下,叶绿体双层膜结构消失,基粒类囊体也几乎消失,出现的基粒也很模糊,有淀粉粒出现,嗜锇颗粒增多。并且在20和40 mg·L-1的IAA处理下其光合色素含量显著降低。综合植物叶片叶绿体超微结构和叶绿素含量的变化,发现两种不同砷富集能力植物在叶绿体超微结构受害的同时,叶绿素含量也显著下降,因此叶绿体超微结构的破坏是导致叶绿素含量降低的结构因素;综合叶绿素荧光参数与叶绿体超微结构的变化,发现两种植物叶绿体超微结构和功能受损严重的同时,剑叶凤尾蕨qN值显著降低;尽管10和40mg·L-1IAA处理时大叶井口边草的qN值与对照相比无统计学差异,但有下降的趋势。因此,外源添加20mg·L-1IAA对砷超富集植物大叶井口边草具有一定的光合保护机制,在维持正常生长的同时,促进其超量的富集砷。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q945.78

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 谷兆萍;王昕;潘义宏;王宏镔;;两种培养方式下砷对大叶井口边草生理生化的影响[J];农业环境科学学报;2010年07期

2 韦朝阳,陈同斌,黄泽春,张学青;大叶井口边草——一种新发现的富集砷的植物[J];生态学报;2002年05期

3 谢飞;王宏镔;王海娟;尧彦倬;;砷胁迫对不同砷富集能力植物叶片抗氧化酶活性的影响[J];农业环境科学学报;2009年07期

4 熊国焕;潘义宏;何艳明;栾景丽;王宏镔;高建培;;螯合剂对大叶井口边草Pb、Cd、As吸收性影响研究[J];土壤;2012年02期

5 熊国焕;何艳明;栾景丽;潘义宏;王宏镔;高建培;;龙葵、大叶井口边草和短萼灰叶对Pb、Cd和As污染农田的修复研究[J];生态与农村环境学报;2013年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯人伟;植物对砷、硒、锑的富集及抗性机理研究[D];华中农业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 和淑娟;吲哚乙酸对砷胁迫下不同砷富集能力植物戊酸分泌的影响研究[D];昆明理工大学;2016年

2 李勤椿;砷胁迫下两种凤尾厥属植物细胞分裂素的形态、分解和作用[D];昆明理工大学;2016年

3 赵书晗;吲哚乙酸对砷胁迫下两种凤尾蕨属植物光合作用的影响及机理[D];昆明理工大学;2017年

4 张雪梅;As(V)胁迫下不同砷富集能力植物吲哚乙酸赋存形态、合成与分解[D];昆明理工大学;2017年

5 胡拥军;3-吲哚乙酸在植物超富集砷中的作用和机理[D];昆明理工大学;2014年

6 董睿智;砷超累积植物内生菌对重金属砷、铅抗性及吸附性能的研究[D];南昌航空大学;2012年

7 杨晓燕;细胞分裂素（CTK）在植物超富集砷中的作用和机理[D];昆明理工大学;2014年

8 李圣发;砷矿区土壤—植物系统特征及砷对叶绿体的影响[D];昆明理工大学;2008年

，

本文编号：1273476