NaHCO3脅近對(duì)煙草的毒害機(jī)理研究.pdf

1、UniversityCode：10225RegisterCode：B11050DissertationfortheDegreeofDoctorComparativeToxicityofNaHC03andNaClStressonTabacco(NicotianatabacumLinn)Candidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination

2、：University：ZhangZhongHuaProfZUYuangangDoctorBotanyJune2011NortheastForestryUniversity摘要摘要土壤鹽堿化導(dǎo)致作物大量減產(chǎn)，甚至產(chǎn)生不毛之地，在過(guò)去的50年里，大量研究已逐漸揭露了鹽的毒害機(jī)理，但此毒害作用多以中性NaCl為基礎(chǔ)，近幾年己研究表明堿性NaHC03和Na2C03能夠產(chǎn)生更大的危害，同時(shí)也有研究者認(rèn)為堿性碳酸鹽和中性鈉鹽對(duì)植物是兩種不同的脅迫

3、，所以進(jìn)一步研究堿性鹽的毒害機(jī)理將有助理解堿性鹽加強(qiáng)的毒害作用。本文以煙草(NicotianatabacumLinn)為研究對(duì)象，利用非損傷離子探針技術(shù)、激光共聚焦顯微鏡技術(shù)、透射電子顯微鏡等技術(shù)，從N礦的吸收、積累和毒害出發(fā)，試圖揭示NaHC03相對(duì)于中性NaCl能夠?qū)χ参锂a(chǎn)生更嚴(yán)重危害的機(jī)理和NaHC03脅迫相對(duì)于NaCl脅迫的不同。主要結(jié)論如下：(1)Na的吸收和區(qū)室化：當(dāng)NaCl和NaHC03分別加入到植物生長(zhǎng)液中時(shí)，根細(xì)胞曠的

4、外流速度分別為241pmolcm之s‘1和542pmolcm2s一，堿性NaHC03應(yīng)激顯著增加了一的外流速度，同時(shí)細(xì)胞內(nèi)液泡pH值從534變化到664，液泡明顯堿化。NaHC03脅迫3天后Na外排速率增加，但這種外排不受礬酸鈉的抑制，同時(shí)外排的速率和溶液的pH成一定的正相關(guān)性。這些結(jié)果表明NaHC03加入后礦大量外流，液泡堿化，‘導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增加，NaHC03脅迫導(dǎo)致增加的Na外流速度不是因?yàn)镹aM反向轉(zhuǎn)運(yùn)體活性增強(qiáng)，而是因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)

5、中積累高的Na濃度，細(xì)胞透性的增加可能導(dǎo)致細(xì)胞選擇性吸收功破壞，最終引起離子區(qū)室化的失敗。(2)Na的積累和毒害部位：一個(gè)月的鹽堿脅迫結(jié)果顯示NaHC03脅迫中根冠比例顯著降低，葉的蒸騰速率和C02吸收速率顯著降低，生物量積累較同濃度NaCI脅迫顯著下降，但NaHC03脅迫老葉中Na的積累為111明顯低于同濃度NaCl脅迫下Na積累率122，這些結(jié)果說(shuō)明低的根冠比例和蒸騰速率抑制Na的向上運(yùn)輸和積累，Na的危害主要集中于根部，有別于Na

6、Cl脅迫中Na積累和危害的主要部位為葉的結(jié)論。(3)根細(xì)胞壁代謝與抗氧化酶活性：不同鹽堿溶液黑暗處理48h，煙草根細(xì)胞壁成分中，可溶性糖和處理液pH成負(fù)相關(guān)；當(dāng)處理液pH大于85時(shí)，溶液pH值和半纖維素HCl和HC2成正相關(guān)，表明堿加速糖的分解和流出，同時(shí)在高pH下，果膠百分含量降低導(dǎo)致半纖維素百分含量上升，由于在高pH值下24小時(shí)內(nèi)根細(xì)胞活力已經(jīng)喪失，所以果膠含量的下降主要來(lái)自于堿對(duì)果膠的水解作用。24小時(shí)的高濃度鹽(400mMNaC

7、l)和堿(200mMNaHC03，100mMNa2C03)脅迫總體表現(xiàn)為對(duì)根抗氧化酶活性影響大于對(duì)葉抗氧化酶活性的影響，并且鹽和堿對(duì)不同的抗氧化酶存在不同的影響，鹽對(duì)CAT和GR活力破壞更重，而高pH值對(duì)SOD、APX和POD活力存在更大的影響。(4)細(xì)胞器危害與程序化死亡：煙草原生質(zhì)體脅迫8小時(shí)表明NaHC03脅迫比NaCl脅迫更易造成原生質(zhì)體的破碎和線粒體的空泡化，透射電鏡進(jìn)一步分析表明在質(zhì)膜破碎前，細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)膜系統(tǒng)遭到破壞，細(xì)胞內(nèi)