不结球白菜耐高锌胁迫的生理生化机制研究

论文摘要

不结球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino,又名小白菜)属十字花科芸薹属类蔬菜。随着锌矿开采、冶炼、镀锌加工等含锌工业“三废”的不合理排放,导致土壤中重金属锌等超常积累,进而污染蔬菜,产生一系列生理障碍,并可通过食物链污染农产品,威胁人类健康。因此探讨锌胁迫下蔬菜的毒害机理具有重要的理论和实践意义。本试验以苏州青、黄心乌、瓢儿菜、抗热605、南农矮脚黄等五种基因型的不结球白菜为供试材料,采用温室砂培和水培的方法,研究了锌胁迫对不结球白菜体内矿质营养吸收分配及生理生化的影响,主要研究结果如下:1.浇灌含有不同浓度锌(CK、100、200、400、800 mg/L)的营养液,植株生长良好。五种基因型不结球白菜根系耐性指数在0.8～1.9之间,说明不结球白菜对锌胁迫具有一定的耐性。2.各器官存在奢侈吸收锌的现象,根系锌含量最高,积累量最低;叶片则相反。根系吸收的锌60%以上被转移到地上部,瓢儿菜主要贮存在叶片中,而其它基因型则主要贮存在叶柄中。相对而言,苏州青根系富集锌的能力最强;南农矮脚黄根系富集锌能力最弱,但转运能力最强。3.高锌胁迫对不结球白菜造成的伤害主要表现在:抑制了根系的生长发育,打破了不结球白菜体内的矿质元素平衡,干扰了各器官中可溶性蛋白的合成与降解,造成叶绿素合成受阻,导致叶片失绿黄化。4.高锌胁迫抑制了某些酶的活性,如叶片和根系CAT、叶片POD、根系SOD和APX等酶活性。但也增强了某些酶的活性,如叶柄和根系POD叶柄CAT、叶柄和叶片APX等酶活性。因此不结球白菜可通过增强了抗氧化酶系统的保护能力来减轻氧化胁迫伤害,增强其对高锌胁迫的适应性。5.不同器官中锌的结合形态存在差异,主要以氯化钠提取态、乙醇提取态、醋酸提取态为主,说明锌可与多种金属配位体结合。高锌胁迫改变了不同形态锌的分配状况,氯化钠提取态为优势形态,有利于缓解锌的毒害。不结球白菜通过根系分泌草酸﹑酒石酸﹑苹果酸等多种有机酸,与锌发生螯合作用,缓解锌毒害,增强适应性,这还有待于进一步研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 植物中的锌
• 1.1.1 植物对锌的吸收及其分布
• 1.1.2 锌在植物体内的存在形态
• 1.1.3 锌的营养作用
• 1.2 锌污染胁迫对植物的影响
• 1.2.1 植物锌中毒症状表现
• 1.2.2 锌污染胁迫对植物生理生化的影响
• 1.2.3 锌污染胁迫对植物养分吸收的影响
• 1.3 植物对高锌胁迫的耐性机制
• 1.3.1 抗氧化系统的保护
• 1.3.2 细胞壁的固定作用
• 1.3.3 细胞膜的限制吸收和主动外排作用
• 1.3.4 液泡的区域化作用
• 1.3.5 鳌合作用
• 1.3.6 根系响应重金属胁迫的机制
• 1.4 本研究的目的与意义
• 2 材料与方法
• 2.1 不结球白菜锌富集特性试验
• 2.1.1 材料培养
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 不结球白菜锌胁迫试验
• 2.2.1 材料培养
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 测定指标与方法
• 2.3.1 植株生长量的测定
• 2.3.2 矿质元素的测定
• 2.3.3 叶绿素含量的测定
• 2.3.4 抗氧化酶系统相关指标的测定
• 2.3.5 根系活力的测定
• 2.3.6 植株中形态的提取
• 2.3.7 根系分泌物的收集与测定
• 2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 砂培条件下不同锌水平对不结球白菜生长状况及锌吸收分配的影响
• 3.1.1 不同锌水平对不结球白菜生长状况的影响
• 3.1.2 不同锌水平对不结球白菜根系耐性指数的影响
• 3.1.3 不同锌水平对不结球白菜锌吸收和积累的影响
• 3.1.4 不同锌水平对小白菜锌分配的影响
• 3.2 水培条件下高锌胁迫对不结球白菜生长状况及生理生化的影响
• 3.2.1 高锌胁迫对不结球白菜生长状况的影响
• 3.2.2 锌胁迫对不结球白菜抗氧化酶系统的影响
• 3.2.3 锌胁迫对不结球白菜根系活力和可溶性蛋白含量的影响
• 3.2.4 锌胁迫对不结球白菜叶绿素含量的影响
• 3.2.5 锌胁迫对不同基因型不结球白菜矿质营养吸收的影响
• 3.2.6 锌胁迫对不结球白菜体内锌形态的影响
• 3.2.7 锌胁迫对不同基因型不结球白菜有机酸种类及含量的影响
• 4 讨论
• 4.1 不结球白菜锌耐性评价
• 4.2 不结球白菜的锌积累与分布
• 4.3 锌胁迫对不结球白菜生长及生理生化的影响
• 4.3.1 锌胁迫对不结球白菜生长状况及叶绿素、根系活力和可溶性蛋白含量的影响
• 4.3.2 锌胁迫对不结球白菜抗氧化酶系统的影响
• 4.3.3 锌胁迫对不结球白菜体内锌形态的影响
• 4.3.4 锌胁迫对不结球白菜根系分泌物的影响
• 4.4 锌胁迫对不结球白菜矿质元素吸收和分配的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文情况