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《南京农业大学》 2006年
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钙对低氧胁迫下黄瓜幼苗碳、氮代谢影响的研究

胡晓辉  
【摘要】:无土栽培中水培营养液供氧不足或基质培根垫的形成均会造成低氧逆境,影响植株正常生长发育,成为困扰无土栽培技术大规模应用于生产的限制性因子,提高植株在低氧胁迫下的耐性和抗性对无土栽培技术的推广具有意义重大。Ca~(2+)作为植物生长所必需的大量元素和偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,在逆境胁迫下细胞内含量显著提高,能够将外界环境胁迫信号转导到细胞内,与胞内CaM形成Ca~(2+)·CaM复合物,通过调节基因表达诱导一些生理和生化代谢途径的改变,缓解逆境胁迫对植物的伤害。植物在长期进化过程中具有了一系列适应低氧逆境的生理代谢过程,但低氧胁迫下,外源钙、钙抑制剂和钙调素拮抗剂处理对低氧胁迫下黄瓜植株低氧耐性的影响未见系统研究。 本文以耐低氧能力具有显著差异的两个黄瓜(Cucumis sativus L.)品种(耐低氧能力较强的‘绿霸春4号’和耐低氧能力较弱的‘中农8号’)为试材,采用营养液水培法,运用溶氧浓度调节仪精确控制营养液溶氧浓度,结合营养液加减Ca~(2+)、叶面喷施Ca~(2+)抑制剂La~(3+)和Ca~(2+)螯合剂EGTA、根系CaM拮抗剂TFP预处理,研究了Ca~(2+)、CaM对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系呼吸代谢、根系和叶片氮代谢、碳水化合物代谢的影响及其与低氧耐性的关系,探讨Ca~(2+)和CaM在黄瓜植株适应低氧胁迫过程中的生理调节功能。主要研究结果如下: 低氧胁迫使黄瓜幼苗根系中无氧呼吸能力提高,有氧呼吸能力降低,抗氧化酶活性增加,表现为植株根系乳酸脱氢酶(LDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC)、乙醇脱氢酶(ADH)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,乳酸、乙醛和乙醇含量增加。与‘中农8号’相比,‘绿霸春4号’幼苗根系LDH活性增加缓慢且幅度较小,而ADH、PDC、SOD、POD和CAT增加幅度较大,乳酸、乙醛含量较低,乙醇含量较高,异柠檬酸脱氢酶(IDH)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性降幅也较小,对提高黄瓜低氧耐性起着重要的作用。 外源Ca~(2+)对低氧胁迫下黄瓜幼苗的伤害有显著的缓解效应,可改善根系的生长状况,显著地提高低氧胁迫下黄瓜幼苗的鲜重和干重;与单纯低氧胁迫相比,外源Ca~(2+)处理能够提高ADH活性,降低LDH活性,避免乳酸和乙醛的积累,同时使植株保持较高的IDH和SDH活性,进行一定的有氧呼吸代谢;而营养液缺钙处理提高了LDH活性,植株根系内乳酸和乙醛含量显著提高,同时IDH和SDH活性显著降低,加重了低氧胁迫对黄瓜幼苗的伤害。表明外源Ca~(2+)可通过调节黄瓜幼苗根系内呼吸代谢来
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S642.2

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