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根际低氧胁迫对网纹甜瓜幼苗伤害生理的研究

孙艳军  
【摘要】:根际低氧胁迫是植物非生物胁迫的重要因子,影响植株正常的生长发育,根际低氧胁迫已成为无土栽培技术大规模应用于生产的限制性因子。网纹甜瓜无土栽培效益高,但存在根系耗氧快、易缺氧等问题,制约了网纹甜瓜的大面积种植。本文以耐低氧性具有显著差异的两个网纹甜瓜品种‘东方星光’和‘西域一号’为材料,研究了低氧胁迫对网纹甜瓜幼苗植株生长、光合作用、呼吸代谢和活性氧代谢等的影响,探讨了根际低氧胁迫下网纹甜瓜呼吸代谢途径的变化,初步揭示了根际低氧胁迫对网纹甜瓜植株伤害的生理基础。主要结果如下: 低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗植株的生长受到抑制,与通气对照相比,表现为植株株高、根长、植株干重、鲜重下降,且低氧胁迫对低氧耐性弱的‘西域一号’生长抑制明显大于低氧耐性强的‘东方星光’;低氧胁迫下植株的根系活力增高,且低氧耐性强的‘东方星光’的根系活力高于低氧耐性弱的‘西域一号’,低氧胁迫下植株根系质膜透性增加,且在低氧耐性弱的‘西域一号’中更明显,表明低氧胁迫对低氧耐性弱的‘西域一号’根系伤害较大。 低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗植株净光合速率下降、气孔导度降低、胞间CO_2浓度下降、蒸腾速率下降。耐低氧性强的‘东方星光’在处理后期的净光合速率、气孔导度就恢复到对照水平,而耐低氧性弱的‘西域一号’却不能恢复到对照水平。低氧胁迫下网纹甜瓜Fv/Fm降低,但在处理后期能恢复到对照水平;低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗植株叶绿素含量下降,低氧耐性弱的‘西域一号’叶绿素含量下降明显,而低氧耐性强的‘东方星光’下降不明显。 低氧胁迫下两个品种根系的有氧呼吸水平均下降。其中耐低氧性弱的‘西域一号’下降幅度大于耐低氧性强的‘东方星光’。低氧胁迫下两个品种根系的丙酮酸脱羧酶(PDC)活性均显著增高,且在处理期间均显著高于对照,两个品种间无明显差异,两品种根系乙醇脱氢酶(ADH)和乳酸脱氢酶(LDH)活性均显著提高,耐低氧性强的‘东方星光’ADH活性增加的幅度显著高于耐性弱的‘西域一号’,而‘西域一号’LDH活性增加幅度显著高于‘东方星光’。表明‘东方星光’在低氧胁迫下能保持较高的有氧呼吸水平,无氧呼吸的途径主要为乙醇发酵,而‘西域一号’在低氧胁迫下无氧呼吸的途径主要为乳酸发酵,这是二者耐性差异的主要原因,且乳酸发酵的增强和乙醛的积累导致细胞伤害。 低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗植株根系淀粉含量下降,而茎部和叶片中有淀粉积累的现象,且在耐低氧性强的‘东方星光’叶片中淀粉积累明显。低氧胁迫下网纹甜瓜体内可溶性糖、蔗糖、果糖含量增加,且耐低氧性强的品种中增加更明显,


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