硅提高黃瓜耐鹽性的生理和生化機制研究.pdf

1、硅被認為是高等植物生長的有益元素，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(病蟲害)。世界范圍內(nèi)土壤鹽漬化問題的日益嚴重，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制就成為目前該領(lǐng)域的研究熱點。本研究以黃瓜(CucumissativusL.)為材料，采用營養(yǎng)液栽培，研究了外源硅(K2SiO31.0mM)對NaCl(50mM)脅迫下黃瓜細胞器質(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、，進一步闡明硅在提高黃瓜抗鹽性的生理生化機制。所取得的主要結(jié)果如下： 1在培養(yǎng)液中添加硅源后，可增強黃瓜植株對鹽分的選擇吸收能力，降低根系Na+和提高根系K+的向上運輸選擇性，表現(xiàn)在根系對培養(yǎng)液中Na+、K+吸收的選擇性SK/Na和根中的Na+、K+向葉運輸?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)外體途徑對鈉離子、氯離子的運輸能力，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，有利于細胞水平的離子區(qū)域化，植株的滲透調(diào)節(jié)能力增強，減輕鹽脅迫引起的滲透脅迫；同時使Na+、Cl-向葉綠體轉(zhuǎn)運的量減少，降低鹽分對葉綠體的毒害程度，提高葉綠體的光合作用能力。葉片相對含水量和水勢的提高，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，加強離子區(qū)域化能力，從而緩解鹽脅迫對黃瓜葉片光合作用的抑制作用，促進黃瓜的生長。 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，降低了細胞膜脂過氧化水平，增強葉綠體、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、鹽脅迫對黃瓜的傷害，提高其對鹽脅迫的適應(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，增加線粒體膜流動性和膜電位的作用，同時降低H2O2、MDA含量，增強線粒體膜抗脂質(zhì)過氧化能力和線粒體的呼吸作用。特別是在鹽脅迫下，CoQ10對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，膜流動性增加，CoQ10含量、ATP酶及細胞色素C氧化酶活力

6、增加，可減少氧自由基的損害而對線粒體產(chǎn)生保護作用，提高線粒體的氧化磷酸化及能量代謝，對呼吸鏈有明顯的保護作用，因此可以減輕鹽脅迫對線粒體呼吸作用的抑制。 4采用高效液相色譜法測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CK，因此加硅處理雖然對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