硅提高黃瓜耐鹽性的生理和生化機(jī)制研究.pdf

1、硅被認(rèn)為是高等植物生長(zhǎng)的有益元素，最近研究表明，硅能緩解植物的非生物脅迫(鋁、重金屬和鹽脅迫)和生物脅迫(病蟲(chóng)害)。世界范圍內(nèi)土壤鹽漬化問(wèn)題的日益嚴(yán)重，制約了農(nóng)作物產(chǎn)量的提高，因此硅提高植物抗鹽性的生理機(jī)制就成為目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究以黃瓜(CucumissativusL.)為材料，采用營(yíng)養(yǎng)液栽培，研究了外源硅(K2SiO31.0mM)對(duì)NaCl(50mM)脅迫下黃瓜細(xì)胞器質(zhì)外體、葉綠體、線粒體的離子分配、活性氧及抗氧化系統(tǒng)的影響

2、，進(jìn)一步闡明硅在提高黃瓜抗鹽性的生理生化機(jī)制。所取得的主要結(jié)果如下： 1在培養(yǎng)液中添加硅源后，可增強(qiáng)黃瓜植株對(duì)鹽分的選擇吸收能力，降低根系Na+和提高根系K+的向上運(yùn)輸選擇性，表現(xiàn)在根系對(duì)培養(yǎng)液中Na+、K+吸收的選擇性SK/Na和根中的Na+、K+向葉運(yùn)輸?shù)倪x擇性葉SK/Na顯著升高。而且外源硅可以降低植株地上部質(zhì)外體途徑對(duì)鈉離子、氯離子的運(yùn)輸能力，增加質(zhì)外體內(nèi)鉀離子、鈣離子和鎂離子的含量，使質(zhì)外體、葉綠體維持較高的K+/Na

3、+比值，有利于細(xì)胞水平的離子區(qū)域化，植株的滲透調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，減輕鹽脅迫引起的滲透脅迫；同時(shí)使Na+、Cl-向葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)的量減少，降低鹽分對(duì)葉綠體的毒害程度，提高葉綠體的光合作用能力。葉片相對(duì)含水量和水勢(shì)的提高，以及植株滲透調(diào)節(jié)能力的提高，有利于葉片的氣孔導(dǎo)度和氣孔限制值增大，使凈光合速率(Pn)提高。因此外源硅處理在一定范圍內(nèi)能降低鈉離子毒害，加強(qiáng)離子區(qū)域化能力，從而緩解鹽脅迫對(duì)黃瓜葉片光合作用的抑制作用，促進(jìn)黃瓜的生長(zhǎng)。 2加

4、硅增加葉綠體、質(zhì)外體和線粒體內(nèi)SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性及AsA-GSH循環(huán)有關(guān)的相關(guān)酶APX、GR、DHAR的活性，增加抗壞血酸(AsA)、還原型谷胱甘肽(GSH)及根系線粒體CoQ10含量，加速氧化還原系統(tǒng)的運(yùn)行速率，提高了鹽脅迫下黃瓜葉綠體、線粒體清除自由基的能力，降低了細(xì)胞膜脂過(guò)氧化水平，增強(qiáng)葉綠體、線粒體膜結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性，提高植株的呼吸作用和光合作用。因此硅可以通過(guò)增加抗氧化能力以及提高鹽脅迫下植物的生理活性緩解

5、鹽脅迫對(duì)黃瓜的傷害，提高其對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性。 3黃瓜根系離體線粒體中加入CoQ10有降低線粒體膜膨脹度，增加線粒體膜流動(dòng)性和膜電位的作用，同時(shí)降低H2O2、MDA含量，增強(qiáng)線粒體膜抗脂質(zhì)過(guò)氧化能力和線粒體的呼吸作用。特別是在鹽脅迫下，CoQ10對(duì)鹽脅迫的傷害作用具有緩解效應(yīng)，可以顯著提高線粒體的氧化磷酸化和膜完整性。鹽脅迫下加Si處理，線粒體H2O2和MDA的含量降低，膜流動(dòng)性增加，CoQ10含量、ATP酶及細(xì)胞色素C氧化酶活力

6、增加，可減少氧自由基的損害而對(duì)線粒體產(chǎn)生保護(hù)作用，提高線粒體的氧化磷酸化及能量代謝，對(duì)呼吸鏈有明顯的保護(hù)作用，因此可以減輕鹽脅迫對(duì)線粒體呼吸作用的抑制。 4采用高效液相色譜法測(cè)定了各處理葉片的葉黃素組分及光合色素。結(jié)果表明：鹽脅迫下黃瓜葉片中葉黃素組分玉米黃質(zhì)(Z)、環(huán)氧玉米黃質(zhì)(A)和紫黃質(zhì)(V)的含量下降，表示脫環(huán)氧化狀態(tài)的(A+Z)/(A+Z+V)比值降低，葉黃素(L)、葉綠素a，b(Chla，b)和β-胡蘿卜素(βC)也

7、降低，因此鹽脅迫對(duì)葉黃素循環(huán)組分的脫環(huán)氧化程度影響很小，而且脅迫條件下光合系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)非光化學(xué)猝滅(NPQ)與葉黃素循環(huán)的相關(guān)性不是很大。加硅處理后，(A+Z)/(A+Z+V)比鹽脅迫下更低，但黃瓜葉片內(nèi)L、Chla、b和βC的含量顯著升高，特別是L、Chla、Chlb，它們的含量甚至超過(guò)CK，因此加硅處理雖然對(duì)鹽脅迫條件下葉黃素循環(huán)組分的脫環(huán)氧化作用不是很大，但有利于葉黃素、葉綠素、胡蘿卜素的合成，從而保持光合色素的穩(wěn)定性，有效改