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叶片切除后养殖裙带菜（Undaria pinnatifida）补偿生长机制和防御应答机制的初步研究

作　者: 崔相东
导　师: 宫庆礼
学　校: 中国海洋大学
专　业: 水产养殖
关键词: 补偿生长形态特征物质积累和分配色素机械损伤防御应答裙带菜
分类号: S968.423
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

裙带菜是亚洲国家最重要的经济海藻之一，但是目前裙带菜海上养殖面临着病害严重、藻体梢部衰烂导致生物资源的浪费、藻体品质下降以及减产等严峻问题。研究裙带菜补偿生长的及其机制和补偿生长中机械损伤后生理生化变化对应对当前裙带菜养殖面临的严峻问题以及推进裙带菜养殖事业的发展具有长远作用。本文以我国山东省荣成市周边沿海广泛养殖的“北海当地种”裙带菜品系作为实验材料，通过研究2012.1-2012.4不同月份切除处理后裙带菜的形态特征、营养盐吸收、色素、物质积累与转移以及裙带菜切除处理后的生理生化防御机制，结果发现：1、裙带菜补偿生长及其机制的初步研究研究发现T1藻体出现超补偿生长，T2和T3藻体出现等补偿生长，T4藻体出现欠补偿生长。养殖裙带菜最佳切除时期为生长趋势下降且繁殖季节开始之前的时期，在本研究中为成熟期初期，通常是一月份，叶长120约cm。切除处理后生长模式：T1各部位相对增长幅度为孢子叶>裂叶>中肋，绝对增长量为裂叶>孢子叶>中肋；生长期延长，T1延长三个月，T2和T3延长一个月。切除处理诱使T1藻体繁殖阶段提前一个月，出现生长与繁育阶段同时进行的生长模式，T2、T3繁殖力提升。在同海区相似的营养盐环境下， T1藻体NO3-N和PO4-P的吸收速率均显著高于对照组。同组同部位C和N含量变化趋势大致相似；实验期间对照组叶片各部位CN下降，孢子叶在繁殖阶段前期（2012.3-2013.4）大量积累CN，为繁殖做准备，后期CN下降（2012.4-2012.5）；T1叶片梢部CN下降（2012.1-2012.5），基部和中部在叶片切除初期（2012.1-2012.2）大量积累CN，为补偿生长做准备，随后下降；而孢子叶各部位均大量积累CN （2012.3-2012.5），为繁殖做准备。同组同一部位三种色素浓度变化趋势相似，三种色素浓度关系为绿素a>叶绿素c>类胡萝卜素；同组基部和中部色素浓度高于对照组；T1藻体中部和生长部叶绿素a、叶绿素c、类胡萝卜素浓度在切除初期高于对照组，结果表明相对于对照组，切处理后T1藻体色素含量升高，进而为提升光合作用，同时色素浓度的提升是由于各种因素综合作用的结果，而不是单纯源于切除后光照环境的提升。2、养殖裙带菜的机械损伤防御应答的初步研究研究发现裙带菜孢子体幼苗在机械损伤后，藻体内H2O2和O2-含量变化大致相似：36h前与对照组无显著差异，36h后显著高于对照组；分别在36h、120h出现活性氧显著增长，出现“氧迸发”启动防御应答，时间长于高等植物，可能源于信号转导系统的差异。处理组SOD活性6h后低于对照组，12h后显著降低且显著低于对照组，但活性水平仍较高。这些结果表明机械损伤抑制养殖裙带菜SOD活性表达，但是另一方面处理组和对照组裙带菜SOD的高活性也表明SOD在裙带菜生理生化防御系统中作为一项长效应答机制长期存在，无论是在处理组还是对照组裙带菜中SOD都具有重要的作用。养殖裙带菜的CAT初始活性较低，机械损伤处理后的12-144h内，处理组CAT活性显著高于对照组，并且在36h、120h分别出现两个快速增长阶段，对照和处理组中CAT活性都出现负值。这些结果表明CAT在裙带菜正常生理状态下活性较低，但是机械损伤刺激能够诱导CAT短时期高效表达。另外CAT活性负值的出现可能是有由于实验方法局限性和正常生理状态下藻体CAT低活性。裙带菜POD初始活性较低，在机械损伤36h后处理组POD活性显著显著高于对照组（除120h），并且在36h、120h分别出现两个快速增长阶段。这些结果表明裙带菜正常生理状态下POD活性较低，机械损伤能够诱导裙带菜POD短期高效表达。同样POD活性也有负值出现，原因可能与CAT一致。裙带菜AsA、GSH初始含量大致相同，维持在20mg/gprot左右；在机械损伤处理后AsA含量立即显著增长且高于对照组，而GSH含量直到12h后才出现明显增长并超出对照组；两者均在36h、120h出现快速增长；这些结果表明机械损伤能显著促进AsA和GSH表达，但是对AsA促进作用更明显。推测裙带菜防御应答分两个阶段：36-96h、120-h，这可能源于局部反应和整体反应的时间延迟。3、小结推测叶片切除后裙带菜通过激活相关酶活性启动防御应答，恢复正常机理；通过改变生长模式、提升营养盐吸收速率和色素浓度以及CN转移和积累促进补偿生长。

全文目录

摘要  5-8
Abstract  8-13
第一章植物补偿生长研究进展  13-24
  1 裙带菜的生物学特性  13-14
  2 裙带菜的自然分布  14-15
  3 裙带菜的经济价值  15
  4 裙带菜的养殖现状  15-17
  5 植物补偿生长研究概况  17-24
    5.1 补偿生长机制研究概况  18-21
      5.1.1 形态特征与补偿生长的关系  18-19
      5.1.2 光合作用与补偿生长的关系  19
      5.1.3 营养盐吸收与补偿生长的关系  19-20
      5.1.4 物质再分配与补偿生长的关系  20-21
    5.2 补偿生长中机械损伤效应  21-24
      5.2.1 机械损伤效应研究概况  21-24
        5.2.1.1 机械损伤与防御系统  21-24
          5.2.1.1.1 活性氧  21-22
          5.2.1.1.2 丙二醛  22
          5.2.1.1.3 超氧化物歧化酶  22
          5.2.1.1.4 过氧化物酶  22-23
          5.2.1.1.5 过氧化氢酶  23
          5.2.1.1.6 还原型谷胱甘肽  23
          5.2.1.1.7 抗坏血酸  23-24
第二章养殖裙带菜补偿生长机制的初步研究  24-51
  前言  24-27
  1 材料与方法  27-29
    1.1 形态特征的测定  27
    1.2 营养盐吸收测定  27-28
    1.3 色素测定  28-29
    1.4 数据分析  29
  2 结果  29-45
    2.1 形态特征  31-37
    2.2 营养盐吸收  37-39
    2.3 色素  39-43
    2.4 CN  43-45
  3 讨论  45-51
    3.1 形态特征  45-47
      3.1.1 补偿生长类型  45
      3.1.2 最佳切除时期  45-46
      3.1.3 补偿生长模式  46-47
    3.2 营养盐吸收  47-48
    3.3 色素  48-51
第三章养殖裙带菜的机械损伤防御应答的初步研究  51-64
  前言  51-52
  1 材料与方法  52-53
    1.1 材料  52
    1.2 方法  52-53
    1.3 数据分析  53
  2 结果  53-59
    2.1 MDA  53
    2.2 O~(2-)  53-54
    2.3 H_2O_2  54
    2.4 T-AOC  54
    2.5 SOD  54
    2.6 POD  54-55
    2.7 CAT  55
    2.8 GSH  55
    2.9 AsA  55-56
    附图  56-59
  3 讨论  59-64
    3.1 活性氧  59-60
    3.2 植物体损伤程度  60
    3.3 防御系统  60-64
      3.3.1 抗氧化酶  61-63
        3.3.1.1 SOD  61-62
        3.3.1.2 CAT  62
        3.3.1.3 POD  62-63
        3.3.1.4 T-AOC  63
      3.3.2 抗氧化物（AsA-GSH 循环中 AsA、GSH）  63-64
小结  64-65
参考文献  65-71
附录  71-72
致谢  72-73
个人简历  73
在学期间发表的学术论文与研究成果  73-74

叶片切除后养殖裙带菜（Undaria pinnatifida）补偿生长机制和防御应答机制的初步研究

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