钙对根际淹水胁迫下辣椒幼苗生长及生理代谢的影响

论文摘要

自然条件下某些排水不良或地下水位过高的土壤和低洼、沼泽地带，发生洪水或暴雨之后，常会出现因水分过多而对植物造成危害，影响植株正常生长发育，成为困扰农业生产的限制性因子。提高植株在水淹胁迫下的耐性和抗性对农业生产具有重要意义。Ca2+作为植物生长所必需的大量元素和偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使，在逆境胁迫下细胞内含量显著提高，能够将外界环境胁迫信号转导到细胞内，与胞内CaM形成Ca2+·CaM复合物，通过调节基因表达诱导一些生理和生化代谢途径的改变，可缓解逆境胁迫对植物的伤害。所以，研究钙对根际淹水胁迫下辣椒幼苗生长及生理代谢的影响具有重要的理论价值和实践意义。本文以贵州省地方品种花溪党武辣椒（Capsicum frutescent L．）为试材，通过浸种和叶面喷施不同浓度Ca2+处理，研究根际淹水胁迫下Ca2+对辣椒幼苗生长的影响，探索最佳Ca2+处理方法，以期最大程度上减轻水淹胁迫对辣椒植株的伤害。然后以筛选出的最佳Ca2+处理方法(10mmol·L-1Ca2+浸种)，来研究Ca2+对水淹胁迫下辣椒幼苗根系呼吸代谢，叶片活性氧代谢，根、茎、叶碳水化合物代谢的影响及其与水淹耐性的关系，探讨Ca2+在辣椒植株适应水淹胁迫过程中的生理调节功能。主要研究结果如下：钙素对水淹胁迫下辣椒幼苗的调控效应具有两面性，一定浓度范围内成正效应，过高反而成负效应。本试验结果表明：Ca2+减轻水淹对辣椒幼苗伤害的最佳处理方法为：10mmol·L-1Ca2+浸种处理。耐涝性指标测定结果表明外源Ca2+处理能有效抑制水淹胁迫对叶绿素的破坏，膜透性的升高和根系活力的减弱，相对提高了幼苗地上部、地下部干鲜重，减轻水淹胁迫下根系的损伤，表明了外源Ca2+处理能提高辣椒幼苗的耐涝性。抗氧化酶活性及非酶抗氧化剂含量测定显示Ca2+处理后的辣椒幼苗叶片具有维持较高水平活性氧代谢作用，有利于诱导SOD等抗氧化酶在细胞内的生物合成以及在水淹处理过程中有助于保持其酶活性的作用，对ASA和GSH等非酶抗氧化剂也有明显的保护作用。从而提高植物对自由基的清除能力，减轻了膜系统的过氧化损伤，这可能是Ca2+提高辣椒幼苗耐涝性生理生化基础之一。外源Ca2+对水淹胁迫下辣椒幼苗的伤害有显著的缓解效应，可改善根系的生长状况，显著地提高水淹胁迫下辣椒幼苗的鲜重和干重；与单纯水淹胁迫相比，外源Ca2+处理能够提高ADH活性，降低LDH活性，避免乳酸和乙醛的积累，同时使植株保持较高的MDH和SDH活性，进行一定的有氧呼吸代谢。表明外源Ca2+可通过调节辣椒幼苗根系内呼吸代谢来缓解水淹胁迫对植株的伤害。外源Ca2+处理能够提高辣椒幼苗根系、茎部和叶片可溶性糖、蔗糖和果糖含量，降低根系淀粉和葡萄糖的含量，能够改善辣椒植株地上部和地下部碳水化合物的比例，进而促进辣椒幼苗形成新的碳水化合物代谢，来适应水淹逆境。表明在水淹胁迫下，Ca2+参与调节辣椒幼苗碳水化合物的含量，对提高幼苗对水淹胁迫的适应性起着重要作用。

论文目录

• 缩略语
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 第一章 文献综述
• 第一节 植物对淹水适应的研究进展
• 1 淹水胁迫对植物伤害的机理
• 1.1 对水分代谢的影响
• 1.2 对光合作用的影响
• 1.3 激素平衡的改变
• 1.4 对细胞膜的影响
• 2 植物对淹水逆境的适应机理
• 2.1 植物耐涝的形态学适应
• 2.2 植物对淹水的代谢适应
• 3 提高植物耐淹水能力的措施
• 3.1 农业技术措施
• 3.2 外源物质的加入
• 3.3 分子生物学途径
• 第二节 钙对植物抗逆能力的研究进展
• 1 钙的生理功能
• 1.1 钙与细胞壁及细胞膜系统微结构关系
• 1.2 钙对光合作用的影响
• 1.3 钙对碳水化合物的影响
• 1.4 钙对蛋白质代谢的影响
• 1.5 钙对活性氧代谢和膜脂过氧化的影响
• 1.6 钙对植物体内非酶促系统的影响
• 2+信号系统及其信号传导研究进展'>2 植物Ca²⁺信号系统及其信号传导研究进展
• 2+作为植物信号转导中第二信使的作用'>2.1 Ca²⁺作为植物信号转导中第二信使的作用
• 2+的信号转导基础'>2.2 Ca²⁺的信号转导基础
• 2+结合蛋白'>2.3 Ca²⁺结合蛋白
• 3 钙对逆境胁迫下植物伤害的缓解作用
• 第二章 不同钙处理对淹水胁迫下辣椒幼苗生长的影响
• 1 材料与培养
• 1.1 供试品种
• 1.2 材料培养
• 2 测定项目及测定方法
• 2.1 生长指标的测定
• 2.2 叶绿素含量、根系活力和质膜透性的测定
• 2.3 SOD、MDA含量和（?）产生速率的测定
• 2+不同处理方法下幼苗耐淹性的差异比较'>2.4 Ca²⁺不同处理方法下幼苗耐淹性的差异比较
• 3 结果与分析
• 3.1 不同钙处理对淹水胁迫下辣椒幼苗生长的影响
• 3.2 不同钙处理对淹水胁迫下辣椒幼苗叶绿素含量、根系活力和质膜透性的影响
• 3.3 不同钙处理对淹水胁迫下辣椒幼苗SOD、MDA含量和（?）产生速率的影响
• 2+不同处理方法下幼苗耐淹性的差异比较结果'>3.4 Ca²⁺不同处理方法下幼苗耐淹性的差异比较结果
• 4 讨论
• 5 结论
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗生长和碳水化合物含量的影响'>第三章 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗生长和碳水化合物含量的影响
• 1 材料与培养
• 1.1 供试品种
• 1.2 材料培养
• 2 测定项目及测定方法
• 2.1 生长指标的测定
• 2.2 碳水化合物含量的测定
• 3 结果与分析
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗生长的影响'>3.1 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗生长的影响
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗碳水化合物含量的影响'>3.2 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗碳水化合物含量的影响
• 4 讨论
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗根系生长和呼吸代谢调节的影响'>第四章 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗根系生长和呼吸代谢调节的影响
• 1 材料与培养
• 1.1 供试品种
• 1.2 材料培养
• 2 测定项目及测定方法
• 2.1 根系生长指标的测定
• 2.2 呼吸代谢相关酶活性测定
• 3 结果与分析
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗根系生长的影响'>3.1 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗根系生长的影响
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗呼吸代谢相关酶活性的影响'>3.2 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗呼吸代谢相关酶活性的影响
• 4 讨论
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗活性氧代谢调节的影响'>第五章 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗活性氧代谢调节的影响
• 1 材料与培养
• 1.1 供试品种
• 1.2 材料培养
• 2 测定项目及测定方法
• 2O₂含量、（?）产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量测定'>2.1 H₂O₂含量、（?）产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量测定
• 2.2 ROS酶促清除系统超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性测定
• 2.3 ROS非酶促清除系统抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量测定
• 3 结果与分析
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗H₂O₂含量、（?）产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量的影响'>3.1 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗H₂O₂含量、（?）产生速率和膜脂过氧化产物MDA含量的影响
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗ROS酶促清除系统超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响'>3.2 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗ROS酶促清除系统超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的影响
• 2+对淹水胁迫下辣椒幼苗ROS非酶促清除系统抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量的影响'>3.3 Ca²⁺对淹水胁迫下辣椒幼苗ROS非酶促清除系统抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）含量的影响
• 4 讨论
• 全文结论
• 展望
• 主要参考文献
• 图版
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间（2005～2008）发表的论文,参加的科研项目