黄瓜幼苗对苯丙烯酸胁迫的生理响应及外源NO的缓解作用研究

【摘要】： 设施蔬菜己成为我国农业中不可缺少的重要组成部分。黄瓜是我国人民喜爱的重要蔬菜之一,是设施生产中的主要栽培种类。但随着有限的设施面积与市场周年需求的矛盾,黄瓜的连作现象十分普遍,连作障碍也十分严重。自毒作用(Autotoxicity)是其中重要的原因之一,已经证明黄瓜具有明显的自毒现象,并已成功地从其根系分泌物中分离和鉴定出包括苯甲酸、肉桂酸等在内的十余种生长抑制物质,这些化合物通过影响黄瓜的离子吸收、水分吸收、光合作用和呼吸作用等生理代谢过程来影响植株生长。一氧化氮(nitric oxide, NO)是一种广泛存在于生物体内的活性分子。NO作为植物中胞内和胞间的信使分子,能够调节植物的生长和发育,而且在植物体对各种生物和非生物胁迫反应的信息传递中发挥着重要的作用。迄今为止对自毒作用缓解的研究大多停留在耕作方式及合理施肥水平上,缺乏外源物质与自毒物质相互作用间的了解。本研究是在明确黄瓜根系分泌物中自毒物质对黄瓜幼苗生长、酶活性和膜透性影响的基础上,研究外源NO对黄瓜根系自毒物质苯丙烯酸的缓解作用及其机理,从而探讨缓解自毒物质对黄瓜影响的可行性,为减轻或消除黄瓜的连作障碍提供理论依据和解决途径。研究结果如下： 1)为评价在日光温室条件下不同设施黄瓜基因型耐苯丙烯酸的品种间差异,以18个设施黄瓜品种为试材,采用穴盘育苗的方法,研究了外源苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长的影响。结果表明,外源苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长具有明显的抑制作用,筛选黄瓜耐苯丙烯酸基因型的适宜浓度为1O0μmo1·L-1。从化感效应敏感指数(RI)来看,地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重、地下部干重、株高对苯丙烯酸胁迫较为敏感,叶绿素和根体积次之,而茎粗则影响较小。基于RI的绝对值对不同黄瓜基因型进行聚类分析,将18个黄瓜基因型分为耐性(8个基因型)、较耐(8个基因型)和敏感(2个基因型)3类。 2)探讨苯丙烯酸对黄瓜的自毒作用机理,以不同黄瓜品种为材料,研究了苯丙烯酸胁迫对黄瓜幼苗生长、抗氧化酶系统和活性氧代谢的影响,发现外源苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长具有很强的抑制作用,并随着胁迫浓度的增大受抑制的程度加强。抗氧化酶系统SOD、POD、CAT和APX表现为低浓度升高,高浓度下降的趋势。O2产生速率、H202含量、膜脂过氧化产物MDA含量及渗透调节物质Pro含量随着苯丙烯酸浓度的升高而显著增加,叶绿素含量显著降低,并存在着黄瓜品种间差异。3)为缓解自毒作用、打破连作障碍提供新的手段和证实外源NO对黄瓜自毒物质具有缓解作用,研究外源一氧化氮(Nitric oxide, NO)对200μmol·L~(-1)苯丙烯酸胁迫下黄瓜(Cucumis sativus L.)幼苗生长、抗氧化酶系统和活性氧代谢的影响。结果表明,100μmo1.L-1NO供体硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)能显著缓解苯丙烯酸胁迫对黄瓜植株造成的伤害,可以提高幼苗的生长量,增强幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,提高叶片叶绿素和脯氨酸(Pro)含量,降低了叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H202)含量和超氧阴离子(02)产生速率。与100μmo1.L-1SNP处理相比,5o、200和400μmo1.L-1SNP处理促进黄瓜幼苗生长、缓解叶片氧化损伤和提高保护酶的活性的作用明显或显著降低。100pmo1.L-1SNP显著提高黄瓜幼苗对苯丙烯酸的耐性。