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干旱诱导黄瓜幼苗对低温胁迫的交叉适应性研究

作　者: 董绪兵
导　师: 艾希珍
学　校: 山东农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 黄瓜干旱-低温交叉适应渗透调节能力光合能力抗氧化能力细胞结构激素
分类号: S642.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为了探讨黄瓜干旱-低温的交叉适应机制,本文以‘津优3号’为试材,研究干旱预处理对低温下黄瓜幼苗渗透调节、光合作用、抗氧化系统、细胞结构、内源激素含量等的影响。结果如下:1.低温胁迫可使黄瓜幼苗叶片的相对含水量、水势和渗透势显著降低,可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白的含量明显增加。胁迫前经PEG预处理,黄瓜幼苗叶片的相对含水量、水势和渗透势的降低幅度明显减小,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量则显著增加。低温胁迫结束（7 d）时测定,PEG预处理黄瓜幼苗叶片的相对含水量比未处理的（CK）高24.7个百分点,水势和渗透势分别比CK高0.35 Mpa和0.13 Mpa;脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量分别比CK高41.4 %、80.8 %和260.7 %。2.低温可使黄瓜幼苗叶片叶绿素含量降低,光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）显著下降,胞间CO₂浓度（Ci）明显升高。随着低温胁迫时间的延长,光下PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、天线色素捕光效率（Fv’/Fm’）及暗下PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）逐渐降低;胁迫时间超过3 d时,初始荧光（Fo）明显升高。与CK相比,PEG预处理黄瓜幼苗的Pn、Gs、Tr、ΦPSⅡ、Fv’/Fm’和Fv/Fm均较高,而Ci和Fo较低。说明低温下Pn下降的主要原因是非气孔限制;3 d以上低温胁迫对PSⅡ反应中心产生明显伤害;PEG预处理可减轻低温对黄瓜幼苗光合机构的伤害程度。3.低温下黄瓜幼苗电解质渗漏率、丙二醛（MDA）含量、过氧化氢（H₂O₂）含量显著增加,超氧物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性明显降低。PEG预处理的过氧化物酶（POD）活性逐渐升高,CK的先升高,后下降。与CK相比,PEG预处理的电解质渗漏率、MDA和H₂O₂含量增加幅度较小,SOD、POD、CAT和APX活性及AsA和GSH的含量较高,说明PEG预处理可提高黄瓜幼苗体内活性氧的清除能力,减轻低温胁迫对黄瓜幼苗细胞膜的伤害程度。4.低温胁迫7 d后未经PEG预处理的叶片细胞膜和叶绿体膜破裂,基粒片层消失,淀粉体积变小,数量减少,线粒体膜溶解,内脊腔扩大和空泡化。而经PEG预处理的叶绿体膜和线粒体膜基本完整,片层结构较清楚,只有质膜部分断裂,线粒体出现较明显的空泡化,表明PEG预处理对稳定低温下黄瓜细胞结构发挥重要作用。5.低温胁迫前后PEG预处理黄瓜幼苗的ABA含量均明显高于CK,GA₃含量和GA₃/ ABA显著低于CK。较高的ABA含量和较低的GA₃ / ABA比值是PEG预处理幼苗耐冷性增强的内在原因之一。6.土培试验结果表明,低温胁迫3 d时,干旱预处理的黄瓜幼苗的电解质渗漏率和冷害指数显著低于CK;适宜温光条件下恢复3 d后,干旱预处理的基本正常,而CK的电解质渗漏率仍明显高于胁迫前。

全文目录

英文缩写符号及中英文对照表  4-9
摘要  9-11
Abstract  11-13
1 引言  13-21
  1.1 交叉适应的普遍性  13
  1.2 干旱-低温交叉适应  13-14
  1.3 交叉适应的可能机理  14-20
    1.3.1 生理生化机制  14-18
      1.3.1.1 交叉适应性与膜结构和活性氧清除能力的关系  14-15
      1.3.1.2 交叉适应性与渗透调节的关系  15
      1.3.1.3 交叉适应性与激素的关系  15-16
      1.3.1.4 Ca 信使系统和Ca~(2+)-ATPase 的调节  16-17
      1.3.1.5 高等植物中的逆激蛋白  17-18
    1.3.2 交叉适应性分子机制  18-20
      1.3.2.1 活性氧在基因表达中的调节作用  18-19
      1.3.2.2 激素对交叉适应的介导作用  19-20
  1.4 本研究的目的与意义  20-21
2 材料与方法  21-25
  2.1 试验材料与处理  21
    2.1.1 水培试验  21
    2.1.2 土壤盆栽试验  21
  2.2 测定项目与方法  21-24
    2.2.1 相对含水量  22
    2.2.2 水势  22
    2.2.3 渗透势  22
    2.2.4 脯氨酸含量  22
    2.2.5 可溶性糖含量  22
    2.2.6 可溶性蛋白含量  22
    2.2.7 气体交换参数  22
    2.2.8 荧光参数  22
    2.2.9 色素含量  22
    2.2.10 电解质渗漏率  22
    2.2.11 过氧化氢（H_20_2）含量  22-23
    2.2.12 MDA 含量和抗氧化酶活性  23
      2.2.12.1 酶液制备方法  23
      2.2.12.2 MDA 含量  23
      2.2.12.3 SOD 活性  23
      2.2.12.4 POD 活性  23
      2.2.12.5 CAT 活性  23
      2.2.12.6 APX 活性  23
    2.2.13 谷胱甘肽（GSH）和抗坏血酸（ASA）含量  23
    2.2.14 叶肉细胞超微结构观测  23
    2.2.15 激素含量  23-24
      2.2.15.1 激素的提取  23-24
      2.2.15.2 含量测定  24
    2.2.16 冷害指数  24
  2.3 数据处理  24-25
3 结果分析  25-41
  3.1 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗渗透调节功能的影响  25-28
    3.1.1 叶片相对含水量  25-26
    3.1.2 叶片水势和渗透势  26
    3.1.3 脯氨酸和可溶性糖含量  26-27
    3.1.4 可溶性蛋白含量  27-28
  3.2 PEG 预处理对低温弱光下黄瓜幼苗光合作用的影响  28-31
    3.2.1 对气体交换参数的影响  28
    3.2.2 对荧光参数的影响  28-30
    3.2.3 对叶绿体色素含量的影响  30-31
  3.3 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗电解质渗漏率和MDA 含量的影响  31-32
  3.4 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗H_20_2 含量的影响  32-33
  3.5 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗抗氧化系统的影响  33-35
    3.5.1 对抗氧化酶活性的影响  33-34
    3.5.2 对ASA 和GSH 含量的影响  34-35
  3.6 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗叶肉细胞结构的影响  35-38
  3.7 PEG 预处理对低温下黄瓜幼苗内源激素含量的影响  38-39
  3.8 土壤干旱预处理对黄瓜耐冷性的影响  39-41
    3.8.1 对电解质渗漏率的影响  39-40
    3.8.2 对冷害指数的影响  40-41
4 讨论  41-45
  4.1 干旱诱导了黄瓜幼苗对低温胁迫的交叉适应性  41
  4.2 干旱诱导黄瓜幼苗抗冷性与渗透调节的关系  41-42
  4.3 干旱锻炼可减轻低温对黄瓜幼苗光合性能的影响  42
  4.4 干旱诱导黄瓜幼苗抗冷性与抗氧化系统的关系  42-44
  4.5 干旱锻炼可稳定低温胁迫下黄瓜叶肉细胞的结构  44
  4.6 干旱诱导黄瓜幼苗抗冷性与激素含量变化的关系  44-45
5 结论  45-46
参考文献  46-59
致谢  59-60
攻读硕士学位期间发表的论文  60-61
附件  61

干旱诱导黄瓜幼苗对低温胁迫的交叉适应性研究

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