冻融条件下刺萼龙葵浸提液与氯化镉/氯化锌复合胁迫对黑麦幼苗的生理影响

作     者：项通 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：包国章

授予年度：2024年

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 07[理学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：冻融 重金属胁迫 刺萼龙葵浸提液 化感作用 植物生理 

摘      要：东北草原是我国畜牧业发展与粮食生产的基础。该地区存在的冻融作用、镉锌污染以及外来入侵植物刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal）化感作用,时常威胁着东北草原生态系统的稳定性。目前冻融、镉/锌污染与化感作用复合胁迫对植物的影响一直未被关注,并且冻融环境下不同胁迫间的相互作用关系尚缺乏充分研究。本实验以黑麦（Secale cereale L.）为实验材料,通过室内模拟冻融环境,探究冻融条件下刺萼龙葵浸提液与氯化镉/氯化锌复合胁迫对黑麦幼苗的生理影响。分析比较各个胁迫处理组黑麦幼苗的生理响应特征,主要结果如下: （1）冻融、氯化镉及刺萼龙葵浸提液复合胁迫下,黑麦幼苗生长受到抑制;相对含水量（RWC）下降3.14%～3.73%,幼苗受胁迫水分流失;相对电导率（RC）升高1.92%～71.07%,丙二醛（MDA）含量升高17.34%～28.11%,细胞膜通透性改变,细胞膜膜脂过氧化程度加剧;可溶性糖（SS）含量升高2.29%～16.80%,可溶性蛋白（SP）含量降低17.82%～22.14%,胁迫抑制蛋白质合成过程,使渗透压提高,幼苗需积累渗透调节物质以维持细胞渗透平衡;超氧化物歧化酶（SOD）活性与过氧化物酶（POD）活性均升高,幼苗受氧化损伤,积累活性氧（ROS）,幼苗需提高抗氧化酶活性以清除活性氧,但在冻融最低点（-5℃）POD活性受抑制,幼苗抗氧化能力下降;叶绿素（Chl）含量下降9.68%～19.67%,光合作用受到抑制。 （2）冻融、氯化锌及刺萼龙葵浸提液复合胁迫下,生物量减少;RWC降低;MDA含量提高8.58%～31.49%,细胞膜受到过氧化损伤;SP含量降低17.92%～25.02%,SS含量下降12.58%～32.11%,复合胁迫抑制了蛋白质与可溶性糖的合成,渗透压增高,幼苗难以积累渗透调节物质;POD活性提高50.27%～62.40%,SOD活性提高4.84%～26.50%,表明复合胁迫加剧幼苗氧化损伤,幼苗体内活性氧的产生与清除的动态平衡被打破,幼苗抗氧化酶系统被激活以缓解过氧化损伤。同时在冻融最低点（-5℃）POD活性下降20.23%,过低的温度抑制酶活性,损伤抗氧化酶系统;Chl含量减少7.15%～18.57%,同时细胞间CO2浓度（Ci）、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）均下降。复合胁迫破坏叶绿体结构与功能,叶绿素分解,幼苗对水分与CO2的利用效率降低,光合作用减弱。 综上所述,冻融、氯化镉/氯化锌、刺萼龙葵化感作用对黑麦幼苗的影响存在协同效应,冻融、氯化镉/氯化锌及刺萼龙葵复合胁迫加剧对黑麦幼苗的生理损伤,抑制幼苗生长,加重水分流失,破坏细胞膜结构并加剧细胞膜膜脂过氧化程度,提高渗透压,抑制渗透调节物质的合成,加重幼苗氧化损伤,抑制叶绿素合成,减弱幼苗光合作用。相比于氯化镉,氯化锌对细胞渗透调节物质含量的抑制作用更强。应控制刺萼龙葵的蔓延以规避冻融、镉锌及刺萼龙葵化感作用复合胁迫引发的生态问题。