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青藏高原东缘三种风毛菊属植物对增补UV-B辐射的生理响应

作　者: 李梅
导　师: 王一峰
学　校: 西北师范大学
专　业: 植物学
关键词: 青藏高原风毛菊属紫外线B辐射种子萌发生理特性
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

自1985年英国科学家在南极上空发现臭氧空洞以来，对臭氧层的破坏以及紫外辐射的增强越来越受到人们的关注。然而，近年来的研究表明青藏高原作为一个对全球大气问题极具敏感的地区其紫外辐射强度也在不断增加。它作为菊科风毛菊属植物的现代分布中心之一，分布于该地区的常见种风毛菊属植物必然会受到紫外线增强的影响。因此本文以分布于青藏高原东缘的三种常见风毛菊属植物，即长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）、沙生风毛菊（Saussurea arenaria）及钝苞雪莲（瑞苓草（Saussurea nigrescens））为研究材料，运用统计分析研究其萌发特性并通过紫外分光光度法对生理生化指标的测定探讨该属植物对增强UV-B辐射胁迫的响应。本文测定的生理指标包括：叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化氢含量、超氧阴离子自由基含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、紫外吸收物质含量，以及抗氧化酶活性即超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性。通过对实验数据的统计分析，探讨三种风毛菊属植物如何通过生理指标的变化响应增补UV-B辐射的胁迫处理并进行种间比较，以期为青藏高原东缘高寒草甸处于全球大气危机下的保护提供理论依据。对三种风毛菊属植物种子进行四个时间梯度（2、4、6、8小时）的UV-B辐射处理，并与未经辐射处理的种子萌发指标进行比较，结果表明：（1）三种风毛菊属植物种子经UV-B辐射处理后均出现萌发迟滞的现象，其萌发指数与未经辐射处理的对照组相比均出现显著降低，且UV-B辐射处理时间越长，萌发指数的降低越显著。（2）三种风毛菊属植物种子经UV-B辐射处理后萌发率均显著降低，其中长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）种子萌发率随UV-B辐射处理时间增加而降低的曲线斜率最小，瑞苓草（Saussurea nigrescens）曲线斜率最大。对三种风毛菊属植物幼苗进行UV-B辐射处理，分别测定4个阶段（0、5、10、15天）UV-B辐射处理组与未处理的对照组幼苗的各项生理指标，结果表明：（1）在处理各阶段，三种风毛菊属植物幼苗中叶绿素a及叶绿素b含量均低于对照组，且随着处理时间的增加叶绿素a及叶绿素b含量逐渐降低，其中长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）叶绿素a及叶绿素b含量随辐射时间增加而减小的曲线斜率均最小；类胡萝卜素含量则随辐射处理时间的增加而增加，长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）类胡萝卜素含量随辐射时间增加而增加的曲线斜率最大。（2）随着UV-B辐射胁迫处理时间的增加，三种风毛菊属植物幼苗都受到一定的损伤，因此其丙二醛、过氧化氢及超氧阴离子自由基含量均出现不同程度的升高，其中长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）丙二醛、过氧化氢及超氧阴离子自由基含量随辐射时间增加而增加的曲线斜率均最小。（3）为了对抗UV-B辐射造成的伤害，三种风毛菊属植物幼苗经过UV-B辐射胁迫后超氧化物歧化酶活性均有所增强，其中瑞苓草（Saussurea nigrescens）超氧化物歧化酶活性随辐射时间增加而增强的曲线斜率最小。除瑞苓草（Saussurea nigrescens）外，其他两种风毛菊属植物过氧化氢酶活性也随辐射时间的增加而增强。（4）三种风毛菊属植物幼苗经过UV-B辐射胁迫后可溶性糖含量均出现不同程度的增加，其中长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）可溶性糖含量随辐射时间增加而升高的曲线斜率最大。除瑞苓草（Saussurea nigrescens）外，其他两种风毛菊属植物可溶性蛋白含量也随辐射时间的增加而升高。（5）随着UV-B辐射处理时间的增加，长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）紫外吸收物质的含量与对照组相比变化不显著。其他两种风毛菊属植物幼苗中紫外吸收物质含量均有所增加，其中沙生风毛菊（Saussurea arenaria）紫外吸收物质含量随辐射时间增加而增长的曲线斜率大于瑞苓草（Saussurea nigrescens）。由以上实验结果可以看出，长毛风毛菊（Saussurea hieracioides）及沙生风毛菊（Saussurea arenaria）抵抗增补UV-B辐射造成胁迫损伤的能力强于瑞苓草（Saussurea nigrescens）。

全文目录

中文摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
缩写词  12-13
第一章引言  13-27
  1 全球臭氧减少及紫外线增强的现状  13-15
  2 青藏高原简介  15-16
    2.1 青藏高原地貌及植被  15
    2.2 青藏高原地区紫外线变化情况  15-16
  3 增补 UV - B 胁迫对植物影响的研究现状  16-21
    3.1 增补 UV - B 胁迫对植物形态参数的影响  17-18
    3.2 增补 UV - B 胁迫对植物种子萌发的影响研究  18
    3.3 增补 UV - B 胁迫对植物生理特性的影响研究  18-20
    3.4 UV - B 辐射与其他因子的复合胁迫研究  20
    3.5 植物分子水平对增补 U V - B 胁迫的响应研究  20-21
  4 风毛菊属植物的研究现状  21-25
    4.1 风毛菊属植物繁殖分配的研究  22
    4.2 风毛菊属植物核型的研究  22-23
    4.3 风毛菊属植物挥发油的研究  23-24
    4.4 风毛菊属植物对不同胁迫的响应研究  24-25
  5 本研究的目的意义  25-27
第二章材料与方法  27-32
  1 实验材料的培养与处理  27-28
    1.1 实验材料的简介及培养  27-28
    1.2 实验材料的处理  28
  2 实验设计  28-31
    2.1 萌发指标的测定  28-29
    2.2 生理生化指标的测定  29-31
      2.2.1 叶绿素含量的测定  29
      2.2.2 丙二醛和过氧化氢含量的测定  29
      2.2.3 超氧阴离子自由基含量的测定  29-30
      2.2.4 抗氧化酶活性的测定  30-31
        2.2.4.1 超氧化物歧化酶活性的测定  30
        2.2.4.2 过氧化氢酶活性的测定  30-31
      2.2.5 可溶性糖含量的测定  31
      2.2.6 可溶性蛋白含量的测定  31
      2.2.7 紫外吸收物质含量的测定  31
  3 数据的统计及分析  31-32
第三章结果与讨论  32-53
  1 实验结果与分析  32-45
    1.1 UV - B 辐射对萌发指标的影响  32-34
      1.1.1 UV - B 辐射对萌发指数的影响  32-33
      1.1.2 UV - B 辐射对萌发率的影响  33-34
    1.2 UV - B 辐射对风毛菊生理指标的影响  34-45
      1.2.1 UV - B 辐射对叶绿素含量的影响  34-38
      1.2.2 UV - B 辐射对丙二醛含量的影响  38
      1.2.3 UV - B 辐射对过氧化氢含量的影响  38-39
      1.2.4 UV - B 辐射对超氧阴离子自由基含量影响  39-40
      1.2.5 UV - B 辐射对抗氧化酶活性影响  40-42
        1.2.5.1 UV - B 辐射对 SOD 活性影响  40-41
        1.2.5.2 UV - B 辐射对 CAT 活性影响  41-42
      1.2.6 UV - B 辐射对可溶性糖含量的影响  42-43
      1.2.7 UV - B 辐射对可溶性蛋白含量的影响  43-44
      1.2.8 UV - B 辐射对紫外吸收物质含量的影响  44-45
  2 讨论  45-53
    2.1 UV - B 辐射对萌发指标的影响  46
    2.2 UV - B 辐射对风毛菊生理指标的影响  46-53
      2.2.1 UV - B 辐射对叶绿素含量的影响  46-48
      2.2.2 UV - B 辐射对丙二醛含量的影响  48
      2.2.3 UV - B 辐射对过氧化氢含量的影响  48
      2.2.4 UV - B 辐射对超氧阴离子自由基含量影响  48-49
      2.2.5 UV - B 辐射对抗氧化酶活性影响  49-50
      2.2.6 UV - B 辐射对可溶性糖含量的影响  50
      2.2.7 UV - B 辐射对可溶性蛋白含量的影响  50-51
      2.2.8 UV - B 辐射对 UV 吸收物质含量的影响  51-53
第四章结论与展望  53-55
  1 结论  53-54
  2 展望  54-55
参考论文  55-65
攻硕期间发表的科研成果目录  65-66
致谢  66

青藏高原东缘三种风毛菊属植物对增补UV-B辐射的生理响应

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