外源酚酸对黄瓜自毒作用的生理生化机制研究

【摘要】： 随着社会经济的发展及人民生活水平的提高，设施蔬菜已经成为农业中最有活力的新产业之一。黄瓜(cucumis．Sativas L．)是我国人民喜爱的蔬菜之一，是设施蔬菜生产中主要的栽培种类。但由于有限的耕地面积与市场周年需求的矛盾，导致黄瓜连作现象普遍，连作障碍严重。自毒作用(Autotoxic effect)是其中重要的原因之一。本项研究选用已被证实的对黄瓜产生自毒作用的外源对羟基苯甲酸(P-hydroxy benzoic acid)和苯丙烯酸(Cinnamic acid)两种酚酸物质，分别在基质培和土培方式下，设置不同浓度水平，模拟黄瓜自毒作用，较系统地研究了酚酸类物质对黄瓜幼苗生长及产量、细胞膜结构与功能、幼苗超微结构等自毒作用的生理生化机制，为减轻或消除连作障碍提供理论依据和监测指标。通过研究得出如下结论： 1．外源酚酸在50μM～150μM基质培和50mg／kg～200mg／kg土培条件下对黄瓜的生长发育具有显著的抑制作用，在25μM基质培和25mg／kg露地土培条件下对黄瓜的生长发育具有显著的促进作用。 2．相同浓度的外源酚酸对大棚土培黄瓜幼苗的自毒作用强度高于露地土培，说明连作障碍与自毒作用关系密切。 3．外源酚酸通过改变保护酶活性和抗氧化酶活性，削弱其植物体自身防御系统的清除能力，破坏了正常情况下细胞内自由基的产生与清除的动态平衡，使自由基大量积累，膜质过氧化加剧；同时，酚酸使膜质脂肪酸组分和含量发生改变，抑制了ATP酶活性，从而破坏了膜的结构和功能，使膜的流动性变差，膜的透性增加，电导率升高，养分外渗，干物质积累减少。 4．高浓度酚酸破坏了细胞膜、叶绿体和线粒体的结构，气孔数量减少，气孔关闭，使光合速率和蒸腾速率下降；酚酸破坏了根系细胞核及贮藏组织结构，根系活力降低，吸收能力减弱，使黄瓜幼苗生长发育受阻，植株矮小，产量下降。 5．通过两种酚酸对黄瓜幼苗生长、保护酶活性等指标的化感效应指数分析表明，苯丙烯酸的自毒作用强度大于对羟基苯甲酸。 6．在所有指标中，植株的株高、叶面积、全株干重、相对电导率、MDA、光合速率的变化规律相对稳定，而且对酚酸反应的敏感性较强，因而可用作评价蔬菜化感作用效应的合理指标。 7．通过酚酸对黄瓜幼苗叶面积、全株干重、根系活力、光合作用、MDA含量和超微结构影响的综合分析认为，苯丙烯酸对基质培黄瓜幼苗自毒作用的临界浓度为80μM／L(11.852mg／kg)，对露地土培和大棚土培幼苗自毒作用的临界浓度分别为200mg／kg和100mg／kg左右。