高氯酸盐（ClO4-）对菊芋的胁迫机理及其缓解途径的探究

作     者：郦枫 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘鹏

授予年度：2017年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学] 

主      题：高氯酸盐 菊芋 水杨酸 生长 叶绿素荧光 DNA 

摘      要：高氯酸盐作为一种新型的持久无机污染物,具有扩散速度快、难降解及高水溶性的特点。调查显示人体接触高氯酸盐较为普遍,主要来源是水和食物。高氯酸根离子(ClO4-)具有与碘离子相似的离子半径,因而能够抑制碘的吸收,削弱甲状腺功能,引起新陈代谢紊乱。本文从植物生理角度,在可控条件下,以菊芋(Helianthus tuberosus L.)为实验材料,探讨了 ClO4-对其的影响及外源水杨酸(SA)对C104-胁迫下其生理响应的缓解作用,以期为进一步分析高氯酸盐的植物毒理作用提供依据,主要结果如下:1.以NaCl胁迫筛选出的徐州、潍坊、南京三个不同品种耐盐菊芋作为实验材料,挑选块茎进行萌发实验,结果表明高氯酸钠对菊芋萌发的影响随浓度的增加而加剧,在低浓度处理下即表现为明显抑制,其中南京菊芋萌发率降幅最大,反映出其块茎对高氯酸盐的耐受性较差。对发芽势的变化趋势统计还显示,高氯酸盐处理下发芽菊芋的萌发时间普遍出现严重的延迟。2.通过设置等渗NaCl处理组排除Na+干扰,以此为前提研究了土培条件下ClO4-胁迫对三种菊芋幼苗根系、叶片SPAD及其他荧光参数、抗氧化酶体系、可溶性糖、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)等指标的影响。结果表明:ClO4-处理下,三种菊芋的生长均受到不同程度地抑制。而SPAD值、Fv/Fm、ETR等相比较NaCl处理及对照组有所降低,根系活力、SOD、POD、CAT,不同品种菊芋间变化不一,但总体在低浓度处理下即呈现上升趋势,且增量一般高于等浓度下NaCl处理组。另外,在低浓度下,显示可溶性糖及MDA含量,有呈现与其他指标相反的变化趋势。且相比根系,叶片的指标在等浓度高氯酸钠处理组与氯化钠处理组间差异更大,可以反映出ClO4-对菊芋地上部分的损伤可能比对地下部分的损伤更为突出。3.研究不同外源SA处理对高氯酸盐胁迫下三种菊芋幼苗生长生理及各荧光参数等的影响。结果显示施加50μmol·L-1 SA处理可以有效缓解ClO4-胁迫对菊芋叶和根产生的损伤,且总体而言隔天喷施处理组T3的效果最佳,经灰色关联度分析表明,各处理组ETR、qP、qN等荧光参数与生长指标间呈显著正相关(p0.05),表明SA除通过提高抗氧化酶活性外,更有可能主要通过缓解C104-对光合作用等途径的限制来有效缓解C1O4-对菊芋造成的胁迫伤害。4.利用彗星电泳实验(Single cell gel electrophoresis,SCGE)探究C1O4-对菊芋根尖组织细胞的DNA损伤,发现高氯酸钠处理组的DNA迁移程度均显著高于对照,随浓度递增三种菊芋细胞DNA迁移距离均逐渐增大。利用CASP软件对SCGE测定的细胞损伤量(Olive Tail Moment,OTM)进一步分析显示,中浓度处理下,三种材料OTM均出现大幅上升,且徐州菊芋相交其他两种材料OTM值的变化更为明显,此时其彗星电泳图片出现较明显的拖尾。高浓度处理下,三种菊芋均出现拖尾现象。综合比较OTM、TL等随高氯酸钠剂量变化趋势,南京、潍坊两地菊芋相对缓慢,且不同处理下数值均低于徐州菊芋,推测徐州菊芋受到基因毒性和氧化胁迫程度可能相对较高。