紅樹林濕地一氧化氮釋放及其對(duì)紅樹植物耐鹽性的調(diào)控研究.pdf

1、本文研究了外源NO供體硝普鈉(sodium nitroprusside，SNP)釋放NO規(guī)律以及SNP濃度、光照強(qiáng)度、溫度、溶液pH值和振蕩頻率對(duì)其釋放過程的影響；采用化學(xué)發(fā)光法研究了秋茄、白骨壤和木欖葉片在不同氮源、光照強(qiáng)度和氧氣供應(yīng)下NO氣體釋放速率的變化規(guī)律；采用靜態(tài)箱一氣袋采樣法研究了紅樹林濕地NO釋放通量的日變化以及環(huán)境因素對(duì)紅樹林濕地NO釋放通量的影響；在這些研究基礎(chǔ)上，詳細(xì)探討了NO對(duì)桐花樹氣孔運(yùn)動(dòng)的調(diào)控以及NO對(duì)紅樹植物

2、白骨壤、桐花樹、木欖和秋茄耐鹽性的調(diào)控。主要結(jié)論如下： 1.本研究表明，SNP釋放NO的速率受SNP濃度、溫度、振蕩頻率、光照強(qiáng)度以及溶液pH等多種因素綜合影響，其中SNP濃度以及溫度與NO釋放速率之間劑量關(guān)系可用Logistic曲線方程描述；溶液pH與NO釋放速率之間劑量關(guān)系符合指數(shù)遞減模型(ExpDec1)；而光照強(qiáng)度以及振蕩頻率與NO釋放速率之間劑量關(guān)系則可用指數(shù)增長(zhǎng)模型(ExpGru1)描述。通過本研究揭示了環(huán)境因子對(duì)外

3、源NO供體釋放NO規(guī)律的影響，為合理解釋外源NO供體對(duì)植物的劑量效應(yīng)提供了依據(jù)。 2.首次采用NO和NO2化學(xué)發(fā)光分析法研究了木欖、秋茄和白骨壤離體葉片在不同氮源、光照強(qiáng)度和氧氣供應(yīng)條件下NO釋放速率變化規(guī)律。結(jié)果表明：在缺乏氮源供應(yīng)、以銨態(tài)氮作為氮源和以精氨酸作為氮源時(shí)，木欖葉片在各種情況下均無(wú)NO釋放；以亞硝酸鹽作為氮源時(shí)，在黑暗條件下NO釋放速率均要高于在光照情況下NO釋放速率。在缺氧情況下，NO釋放要高于有氧情況；并且，

4、在供氧充足時(shí)，NO釋放速率要高出以硝酸鹽作為底物時(shí)7倍以上。在離體秋茄葉片中，當(dāng)以硝酸鹽為氮源情況下，并且在有氧情況下，葉片幾乎不釋放NO，只是從光.暗轉(zhuǎn)換過程中有NO釋放，而缺氧則促進(jìn)了NO釋放，無(wú)氧情況下，光暗轉(zhuǎn)換中NO釋放速率達(dá)到光照下10倍以上；而在亞硝酸鹽為氮源情況下，各種條件下均有NO釋放，而氧氣供應(yīng)似乎對(duì)秋茄葉片NO釋放速率影響并不如木欖中顯著。在白骨壤離體葉片中，厭氧似乎抑制了黑暗下NO的釋放。這些研究表明紅樹植物釋放N

5、O的速率受氮素供應(yīng)形式、光照強(qiáng)度以及氧氣供應(yīng)等因素制約。 3.首次采用靜態(tài)箱氣袋采樣法以及NO和NO2化學(xué)發(fā)光分析法觀測(cè)研究了福建九龍江紅樹林自然保護(hù)區(qū)紅樹林濕地NO釋放通量的同變化規(guī)律。分別對(duì)裸地光灘的高潮帶、中潮帶和低潮帶，木欖林地的高潮帶和中潮帶(低潮帶無(wú)木欖分布)NO釋放通量進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在不受潮水淹沒情況下，光灘NO釋放表現(xiàn)為日間極大值型，且極大值位于上午9時(shí)與午后14時(shí)之間。進(jìn)一步，NO釋放與光強(qiáng)沒有相關(guān)性，

6、NO通量變化總體來說受溫度影響，高溫可以促進(jìn)NO釋放。木欖林下中潮帶NO釋放通量表現(xiàn)為日間極大值型，且最大值出現(xiàn)在早上7-91～于；木欖林下高潮帶NO釋放通量具有和光灘完全不同的特點(diǎn)，其極大值發(fā)生在下午15時(shí)和夜間23時(shí)，并不表現(xiàn)出明顯的的規(guī)律性。NO通量日變化極大值與土壤溫度、電導(dǎo)率、鹽度、樣地pH及Eh之間均無(wú)單一的相關(guān)關(guān)系。 4.探索一種用材簡(jiǎn)單、操作方便、真實(shí)性強(qiáng)的觀察桐花樹葉片氣孔的制片技術(shù)，并利用該技術(shù)研究不同濃度、

7、不同時(shí)間的SNP處理對(duì)桐花樹氣孔丌閉的影響，探討了NO調(diào)控的氣孔運(yùn)動(dòng)與外源Ca2+的關(guān)系以及NO與H202在調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)過程中的效應(yīng)。結(jié)果表明：攪碎法、指甲油印跡法、牛皮膠印跡法三種觀察氣孔方法中，牛皮膠印跡法是觀察氣孔開度變化的最佳方法。NO能夠誘導(dǎo)桐花樹氣孔的快速關(guān)閉，并且NO的作用表現(xiàn)出明顯的時(shí)間效應(yīng)與濃度效應(yīng)。NO導(dǎo)的氣孔關(guān)閉與高濃度Ca2+的參與有密切關(guān)系，NO與H2O2存在明顯的協(xié)同效應(yīng)，可以促進(jìn)氣孔以更快的速度關(guān)閉。

8、 5.研究了在600 mmol·L-1 NaCl處理下，外源一氧化氮供體SNP對(duì)白骨壤幼苗葉片中葉綠素和游離脯氨酸含量，O2-·、丙二醛(malondialdehyde，MDA)和過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)水平、抗氧化酶活性以及抗氧化小分子抗壞血酸(Ascorbate Acid，AsA)、多酚、還原型谷胱甘肽(reduced glutathione，GSH)和類胡蘿卜素(carotenoid，Car)等含

9、量的影響。結(jié)果表明：100μmol·L-1SNP可以顯著緩解鹽脅迫引起的白骨壤葉片葉綠素含量下降，促進(jìn)脯氨酸含量降低。NO也可以增強(qiáng)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、愈創(chuàng)木酚過氧化酶(guaiacol peroxidase，GPX)和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，APX)活性，從而顯著減少NaCl處理下白骨壤葉片中O2-·和H2O2的積累；NO對(duì)脂氧合酶(1ipoxyge

10、nase，LOX)活性的抑制，減輕了鹽脅迫下白骨壤膜脂過氧化程度。SNP雖然促進(jìn)了AsA消耗，但同時(shí)也提高了GSH、多酚和Car等抗氧化小分子含量，從而緩解了NaCl處理下白骨壤葉片的活性氧脅迫。APX和過氧化氫酶(catalase，CAT)等活性氧(reactive oxygen species，ROS)代謝相關(guān)酶可能作為NO的直接靶子受到NO調(diào)控，從而在白骨壤耐鹽中發(fā)揮重要作用。 6.研究了生長(zhǎng)三個(gè)月的桐花樹幼苗，在含350

11、 mmol·L-1 NaCI的溶液中培養(yǎng)下，NO對(duì)鹽脅迫下抗氧化酶的活性，光合色素、ASA、GSH及葉片中多酚含量以及蛋白表達(dá)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)加入100μmol·L-1 SNP后，經(jīng)鹽處理的植株葉片中，總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量增加。NO促進(jìn)了葉綠體的發(fā)育，提高了葉綠體基質(zhì)片層致密度。NO通過改變小分子抗氧化劑含量和抗氧化酶活性進(jìn)而減輕桐花樹葉片的氧化性損傷。一方面，在鹽處理的葉片中ASA和多酚含量都有所增加；另一方面，在NO處理下，

12、SOD和CAT。活性的變化不大，而當(dāng)加入100μmol·-1 SNP后，GPX活性明顯增加。研究提示，NO提高桐花樹的耐鹽能力主要在于其調(diào)節(jié)小分子抗氧化劑含量和GPX的活性。在NaCl處理下，NO可以誘導(dǎo)桐花樹葉片中某些蛋白表達(dá)水平上調(diào)，這些蛋白可能參與了NO對(duì)桐花樹耐鹽性的調(diào)控。 7.研究了在15‰和30‰NaCl處理下，SNP對(duì)秋茄幼苗葉片中葉綠素含量，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖、淀粉、游離氨基酸和脯氨酸含量、MDA和H2O2水平

13、、抗氧化酶活性以及抗氧化小分子多酚和Car等含量的影響。結(jié)果表明：100μmol·L-1 SNP可以顯著提高NaCl處理下秋茄葉片葉綠素含量；促進(jìn)脯氨酸含量上升。增強(qiáng)秋茄滲透調(diào)節(jié)能力。NO也可以增強(qiáng)GPX和CAT活性，從而顯著減少NaCl處理下白骨壤葉片中H2O2的積累；減輕了鹽脅迫下白骨壤膜脂過氧化程度。和桐花樹不同的是，除了GPX，CAT活性也受到NO調(diào)控，從而在秋茄耐鹽中發(fā)揮重要作用。 8.系統(tǒng)研究了在45天砂培情況下，S

14、NP對(duì)500 mmol·L-1鹽脅迫下木欖幼苗葉片中葉綠素和脯氨酸含量、MDA和水平、抗氧化酶活性和同功酶表達(dá)水平以及抗氧化小分子ASA和Car等含量的影響。結(jié)果表明：100μmol·L-1 SNP可以維持NaCl處理下秋茄葉片葉綠素含量；促進(jìn)脯氨酸含量上升，增強(qiáng)木欖滲透調(diào)節(jié)能力。NO也可以增強(qiáng)GPX、APX和CAT活性，從而顯著減少NaCl處理下木欖葉片中H2O2的積累；減輕了鹽脅迫下木欖膜脂過氧化程度。但NO并不引起特異定同功酶條帶