腐植酸对氮胁迫下黄瓜生长及生理代谢的影响

发布时间：2018-03-19 14:08

  本文选题：黄瓜　切入点：纯化腐植酸　出处：《山东农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：腐植酸(humic acid,HA)具有提高土壤保水能力、改善土壤结构、提高土壤肥力、刺激植物生长和提高抗逆性等作用,近年来,以肥料或农药添加剂等形式的研究得到各国专家重视。国内研究也多集中于腐植酸作为肥料添加剂的应用方面,而且研究应用的腐植酸大多未经纯化,成分较为复杂,机理难以明晰。目前针对腐植酸对作物直接促生作用研究相对较少,对其作用机理研究更是缺乏。黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国设施栽培中面积最大的蔬菜作物之一,对氮肥供应反应敏感,喜肥不耐肥。但设施栽培土壤多为过量NO_3~-残留影响蔬菜作物生长发育。研究腐植酸对氮胁迫下黄瓜生长及生理代谢的影响,对于提高氮素利用率及作物抗逆性、综合防治设施土壤连作障碍均具有十分重要的理论及实践意义。本文研究了纯化腐植酸(purified humic acid,PHA)在氮胁迫下对黄瓜生长、养分吸收以及幼苗碳氮代谢、活性氧代谢、光合荧光特性、内源信号分子及内源激素等生理特性的影响,同时研究了PHA浸种对氮胁迫下黄瓜种子萌发及生理特性的影响,旨在明确腐植酸对氮胁迫下黄瓜生长及生理代谢影响的机制,为腐植酸在设施蔬菜上的合理使用提供理论依据。主要结果如下:1.纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长及养分吸收的影响采用沙培方式,选用‘新泰密刺’和‘津优1号’为供试品种,在低氮(1.0 mmol·L~(-1)NO_3~-)胁迫条件下灌根施用不同浓度的PHA,研究结果显示:PHA可促进‘新泰密刺’黄瓜的株高、茎粗及根的生长,增大根表面积、根体积及根尖数,100 mg·L~(-1)PHA处理叶面积最大。‘津优1号’黄瓜株高、茎粗对PHA反应不敏感,150 mg·L~(-1)PHA处理叶面积、根冠比、根总长、根表面积及根体积显著高于其它处理。施用PHA显著提高两品种黄瓜幼苗叶片中脯氨酸及可溶性糖含量,促进黄瓜幼苗根、茎、叶中N素以及P、K、Ca、Mg、Fe元素吸收。2.纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长及碳氮代谢的影响采用水培方式,选用‘新泰密刺’为供试品种,以常规氮水平(11 mmol·L~(-1) NO_3~-)为对照,进行低氮(1.0 mmol·L~(-1) NO_3~-)和高氮(101 mmol·L~(-1) NO_3~-)胁迫处理,对应设置腐植酸添加浓度为0及100 mg·L~(-1)。低氮、高氮胁迫均抑制了黄瓜幼苗生长,株高、茎粗、叶面积、干物质积累量均低于对照。PHA促进了低氮胁迫下及对照黄瓜干物质积累,在高氮胁迫下差异不显著。PHA影响黄瓜幼苗NO_3~-吸收,呈低氮下促进、高氮下抑制趋势。pha显著降低了氮胁迫下根系及叶片中铵态氮含量。与对照相比,氮胁迫下根系及叶片nr、gs、gogat、gdh活性、根系nir活性均显著降低,pha不同程度提高nr、nir、gs、gogat、gdh活性。pha提高了根系及叶片游离氨基酸及脯氨酸含量,对脯氨酸代谢相关酶p5cs、p5cr、prodh活性有一定影响。pha提高了黄瓜幼苗根系及叶片中可溶性蛋白含量,并与蛋白酶活性变化有一定关系。pha提高了氮胁迫下根系及叶片sps活性及根系ss活性,提高了黄瓜根系及叶片中可溶性糖含量。3.纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢及膜atp酶活性的影响与常规氮水平(11mmol·l-1no3-)相比,低氮(1.0mmol·l-1no3-)和高氮(101mmol·l-1no3-)胁迫下,黄瓜根系及叶片o2·-产生速率、叶片h2o2含量呈低氮下略有增加、高氮下显著升高趋势。低氮、高氮胁迫下黄瓜根系及叶片sod活性显著升高,pha提高了各处理黄瓜根系及叶片sod活性;pha显著提高对照及高氮下根系pod活性;氮胁迫下根系cat活性增强,而叶片cat活性降低,pha显著提高了叶片cat活性。根系及叶片中asa、dha、(asa+dha)含量呈低氮下降低、高氮下升高的趋势,asa/dha则呈相反趋势。pha总体上提高了抗坏血酸含量。氮胁迫下,根系gsh、gssg、(gsh+gssg)含量显著增加,而在叶片中呈低氮降低、高氮升高趋势,pha提高了根系及叶片中(gsh+gssg)含量及根系gsh/gssg比值。asa、gsh含量变化是由于pha调节asa-gsh循环过程酶活性的影响。氮胁迫下黄瓜根系apx活性显著升高,而gr活性显著降低,pha提高了apx、gr活性;黄瓜根系mdhar、dhar活性呈低氮下降低、高氮下升高趋势,叶片中则相反,pha提高了mdhar、dhar活性。pha提高了高氮胁迫下根系及叶片膜h+-atpase活性,提高了各处理根系膜ca2+-atpase活性。4.纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗光合荧光特性的影响与常规氮水平(11mmol·l-1no3-)相比,低氮胁迫(1.0mmol·l-1no3-)下光合色素含量显著降低,高氮胁迫(101mmol·l-1no3-)下无显著差异。pha增加了光合色素含量。pha提高了对照及低氮胁迫下叶片rubpcase活性。光合参数方面,氮胁迫下pn、gs、tr显著降低,pha提高了对照及低氮胁迫下的pn、gs,对高氮胁迫下pn、gs影响不显著,但降低了tr。pha降低了ci。pha增大ls,提高wue。荧光特性方面,氮胁迫下fv/fm、Φpsii、qp、qn、etr等均降低,fv’/fm’升高。pha可不同程度提高氮胁迫下fv/fm、Φpsii、qp、etr、fv’/fm’。pha提高了pc,降低了Hd、Ex,提高了光能利用效率。快速叶绿素荧光诱导动力学曲线结果显示,氮胁迫下荧光耗散高于对照,PHA降低了荧光耗散。PHA提高了叶片PIABS、DFABS。氮胁迫下,ΦRo、ψo降低,而ΦEo、φDo升高,PHA影响不显著。PHA显著增加了高氮胁迫下受体侧醌库容。PHA可提高氮胁迫下QA被还原能力Fk-j及慢还原PQ库被还原的能力Fi-p。5.纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗内源信号分子及内源激素的影响与常规氮水平(11 mmol·L~(-1) NO_3~-)相比,低氮(1.0 mmol·L~(-1) NO_3~-)和高氮胁迫(101 mmol·L~(-1) NO_3~-)下,根系中NO含量在氮胁迫下显著升高,而叶片中呈相反趋势;PHA使根系和叶片中NO含量呈现低氮下增加、高氮下降低趋势。根系NOS-like活性呈低氮下降低、高氮下升高趋势,而叶片NOS-like活性在低氮、高氮胁迫下均降低,PHA提高各处理根系NOS-like活性,而高氮胁迫下叶片NOS-like活性略降低,但差异不显著。氮胁迫下根系中IAA含量呈升高趋势,PHA降低了IAA含量;叶片中呈低氮下降低、高氮下升高趋势,PHA显著促进低氮下叶片中IAA含量。氮胁迫下根系、叶片中ABA含量均显著降低,PHA提高了根系中ABA含量。氮胁迫下根系IAA/ABA比值升高,添加PHA使比值降低。6、纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜种子萌发及生理特性的影响选用‘新泰密刺’‘津优1号’为供试品种,采用PHA浸种、培养皿高氮胁迫下(75mmol·L~(-1) NO_3~-)PHA添加(浓度0、25、50、100、150 mg·L~(-1))的发芽处理。结果表明,NO_3~-胁迫使黄瓜种子发芽率、主根长、侧根长、侧根数、下胚轴长度和粗度以及幼芽鲜重明显降低;PHA部分缓解了NO_3~-胁迫。黄瓜种子发芽过程中,NO_3~-胁迫使幼芽的电解质渗漏率显著增加、子叶中α-淀粉酶活力下降、胚根脱氢酶活力增加;胚根和胚轴中MDA和可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT活性均增加。PHA使幼芽电解质渗漏率显著减小;子叶中α-淀粉酶活力和胚根脱氢酶活力增加,PHA浓度高时呈下降趋势;胚根和胚轴中MDA含量减少,PHA浓度高时又有增加趋势;可溶性蛋白含量增加,PHA浓度高时显示下降趋势;SOD、POD、CAT活性均呈下降趋势。
[Abstract]:Humic acid (humic acid HA) can improve soil water holding capacity, improve soil structure, increase soil fertility, stimulate plant growth and improve resistance and so on, in recent years, the study of fertilizer or pesticide additives and other forms obtained experts attention. Domestic research also focused on the application of humic acid as fertilizer additive, and humic acid research on the application of the most without purification, composition is complex, difficult to define. The mechanism of humic acid on a relatively small effect on crops directly promote, on the study of the mechanism is the lack of Cucumber (Cucumis sativus L.) is one of the largest vegetable crop cultivation area in China, sensitive to nitrogen supply response, hi no fertilizer fertilizer tolerance. But soil cultivation for excessive NO_3~- residues affect the growth of vegetable crops. Under nitrogen stress of humic acid on the growth and physiology of Cucumber In effect, improve the utilization rate of nitrogen and crop resistance, comprehensive prevention and control facilities of continuous cropping obstacles have very important theoretical and practical significance. This paper studied the purification of humic acid (purified humic, acid, PHA) on the growth of Cucumber under nitrogen stress, Seedling Nutrient Uptake, carbon and nitrogen metabolism, active oxygen metabolism, photosynthesis and fluorescence characteristics effects of physiological characteristics, endogenous hormones and endogenous signal molecules, and the effects of PHA on nitrogen stress on Germination and physiological characteristics of cucumber seed, to mechanism of cucumber growth and physiological metabolism of humic acid on clear nitrogen stress, provide a theoretical basis for the rational use of humic acid in greenhouse vegetables. The main results are as follows 1.: the purification of nitrogen stress under the influence of humic acid on growth and nutrient uptake of Cucumber Seedlings by using sand culture, the 'Xintai Mici' and 'Jinyou No. 1' as tested varieties, 鍦ㄤ綆姘，

本文编号：1634598