镉对玉米富友9和沈玉33萌发期生理代谢特征的影响

作     者：曹樱迪 

作者单位：沈阳农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊金娟

授予年度：2020年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

主      题：玉米 敏感性 镉胁迫 萌发 生理特性 

摘      要：玉米(Zea mays L.)是我国广泛种植的重要粮食作物,在很多种植区都存在不同程度的镉(Cd)污染,影响了玉米的产量和营养价值。萌发期代表了植物对环境影响最敏感的时期,是幼苗建成的关键阶段,直接影响植株的出苗、营养生长和生殖生长。生产上,种子的萌发期延续到三叶一芯期,种子中储藏的营养物质耗尽,萌发结束。本试验采用水培法,以Cd敏感性不同的两个玉米品种为材料,通过测定萌发期Cd胁迫下两品种地上与地下部干物质积累、抗氧化能力、碳水化合物代谢及内源激素含量的变化,比较Cd胁迫下不同敏感型玉米品种萌发期生理代谢特征的响应差异,分析其生理差异机制,为耐镉品种的筛选和培育提供理论基础和依据。研究结果如下:(1)通过发芽率、发芽指数、活力指数等指标,对不同玉米品种进行综合评价,筛选出耐Cd型玉米品种富友9(Fy9)和Cd敏感型玉米品种沈玉33(Sy33)进行后续研究。(2)Cd处理下,两玉米品种萌发期地上及地下部生物量、株高、根长、根系特征参数均受到不同程度的抑制,且Sy33的抑制程度高于Fy9;Sy33中地上部Cd含量大于Fy9,而地下部的Cd含量小于Fy9。说明Sy33将Cd大部分转移到地上,使生长受到严重抑制,而Fy9将Cd主要储存在地下部分,生长受到的抑制程度低。(3)Cd处理下,萌发期两品种地上及地下部分电导率变大、脂氧合酶(LOX)活性升高、积累了较多的超氧阴离子(O)和丙二醛(MDA),诱导过氧化反应;同时,脯氨酸、花青素含量增加,保护酶活性升高,植株抗氧化能力提高,但两品种变化幅度存在显著差异。Fy9抗氧化能力明显提高,以减轻Cd胁迫诱导的过氧化反应对植株造成的伤害;与Fy9相比,Sy33抗氧化能力增加幅度较小,不足以抵抗Cd诱导的过氧化反应。(4)Cd处理下,萌发期两品种地上及地下部分蔗糖合成能力降低,分解能力提高,可溶性糖含量增加。Sy33中SPS、SS合成方向酶活性降低幅度大于Fy9,SS分解方向酶活性、酸性转化酶和中性转化酶活性上升幅度大于Fy9,使Sy33中各部分果糖和葡萄糖含量升高。说明与Fy9相比,Sy33中产生更多的小分子物质以提高其渗透调节能力。综上,不同敏感性玉米品种萌发期对Cd胁迫的生理代谢响应存在差异。随着胁迫时间的增加,Fy9主要通过提高抗氧化能力来抵抗Cd胁迫对植株造成的伤害,减少其对萌发期玉米生长发育的影响,种子中的储存物质更多用来维持正常的生长;而沈玉33中过氧化反应剧烈,抗氧化能力虽略有升高,但不足以抵抗Cd的胁迫,所以种子中储存的碳水化合物更多的分解为可溶性糖,作为渗透调节物质来提高渗透调节能力,抵抗Cd胁迫对植物造成的伤害,导致生长物质供应不足,生长发育状况差。