镁对低温弱光下黄瓜光合作用的调控研究

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以‘津优3号’黄瓜为试材,研究低镁(30%Mg2+)胁迫、叶面喷施和根部增施硫酸镁(MgSO4)对低温下黄瓜生长、生理特性和产量的影响。主要结果如下:1.低温(昼/夜温度12℃/8℃)下黄瓜幼苗的生长量明显减小;胁迫初期,黄瓜幼苗叶片、茎和根中的Mg2+含量有所升高,但3d后快速下降,叶绿素含量随着胁迫时间的延长而降低。寒流引起的低温可使日光温室黄瓜叶片中的Mg2+含量显著降低,但茎和根中的明显增加,说明低温下Mg2+运输受阻引起的缺镁是叶片失绿的主要原因。与CK相比,30%Mg2+处理的黄瓜生长量减小,叶片中的Mg2+含量和的叶绿素含量显著降低,而叶面喷施0.1%Mg2+(+Mg处理)可以缓解低温对黄瓜生长的抑制,增加各器官中的Mg2+含量,叶绿素含量明显升高。根部增施MgSO4与叶面喷施效果相似,以施用1-2kg/667m2效果较好。2.低温下黄瓜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和羧化效率(CE)和RuBP羧化酶(RuBPCase)活性逐渐降低,胞间CO2浓度(Ci)趋于升高;光下实际光化学效率(ΦPSⅡ)、暗下最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)和电子传递速率(ETR)明显降低,初始荧光(F0)和非光化学猝灭(NPQ)逐渐升高。可见,低温引起Pn降低的主要原因是非气孔限制,PS Ⅱ反应中心破坏是光合功能降低的重要机制。30%Mg2+处理的黄瓜叶片Pn、Gs、CE和RuBPCase活性显著低于CK, Ci与CK差异不显著。而叶面喷施0.1%Mg2+(+Mg处理)和根部增施1-2kg/667m2MgSO4(M1、M2)可使黄瓜的Pn、Tr、Gs、CE和RuBPCase活性的降低幅度明显减小,OPSⅡ、Fv/Fm、qP和ETR显著高于对照,而Ci和NPQ明显低于对照,说明低镁胁迫会加重低温对黄瓜光合机构的破坏,从而导致Pn降低幅度加大,这是其影响黄瓜光合功能重要机制。3.低温使黄瓜叶片的叶绿体膜受损,叶绿体数目减少,个体膨胀,基粒数和片层数减少,淀粉粒数增加且个体变大;与CK相比,30%M矿+处理的黄瓜的叶绿体膜损伤严重,叶绿体数、基粒数和片层数较少,淀粉粒数增加,淀粉粒较长。4.随着低温胁迫时间的延长,丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性逐渐升高,而过氧化氢酶(CAT)活性趋于降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性先升高,后降低。30%Mg2+处理的黄瓜叶片MDA含量高于CK,而抗氧化酶活性多低于CK。叶面喷施0.1%Mg2+(+Mg处理)的MDA含量与对照相比明显降低,而POD、CAT、APX、GR的活性多显著升高,表明叶面喷施适宜浓度的MgSO4可降低黄瓜叶片的膜脂过氧化程度,减轻低温对细胞膜的伤害。5.日光温室条件下,根部增施1kg/667m2MgSO4(M1)时,黄瓜单株结果数最大,而增施2kg/667m2MgSO4(M2)时,单果重最大,增施3kg/667m2MgSO4(M3)的单株结果数和单果重均与对照(M0)差异不显著。M1、M2的总产量分别比M0高13.8%和16.1%。因此,低温条件下根部增施1-2kg/667m2MgSO4可明显减轻低温障碍,增加黄瓜产量,建议在生产中推广应用。
符号说明第4-9页
中文摘要第9-11页
Abstract第11-12页
1 引言第14-24页
    1.1 植物对低温的生理反应第14-18页
        1.1.1 低温对光合色素的影响第14-15页
        1.1.2 低温对光合作用的影响第15-16页
        1.1.3 低温对叶绿体超微结构的影响第16-17页
        1.1.4 低温对光合酶活性的影响第17页
        1.1.5 低温对抗氧化系统的影响第17-18页
    1.2 镁的分布及作用第18-23页
        1.2.1 土壤中镁含量的分布及概况第18-19页
        1.2.2 镁在植物体内的运转与分布第19页
        1.2.3 镁对叶绿素和叶绿体结构的影响第19-21页
        1.2.4 镁对光合作用的影响第21页
        1.2.5 镁对酶活性的影响第21-22页
        1.2.6 镁对活性氧代谢的影响第22-23页
    1.3 本研究目的和意义第23-24页
2 材料与方法第24-28页
    2.1 供试材料与试验设计第24-25页
        2.1.1 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜光合作用的影响第24页
        2.1.2 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜光合作用的影响第24页
        2.1.3 根部施镁对黄瓜光合作用及产量的影响第24-25页
    2.2 测定项目与方法第25-27页
        2.2.1 生长量第25页
        2.2.2 镁离子含量第25页
        2.2.3 叶绿素含量第25页
        2.2.4 气体交换参数第25页
        2.2.5 羧化效率第25页
        2.2.6 RuBPCase活性第25-26页
        2.2.7 叶绿素荧光参数第26页
        2.2.8 叶绿体超微结构第26页
        2.2.9 丙二醛(MDA)含量及抗氧化酶活性第26页
        2.2.10 产量第26-27页
    2.3 数据处理第27-28页
3 结果与分析第28-52页
    3.1 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗光合作用的影响第28-36页
        3.1.1 低温弱光下黄瓜幼苗镁含量变化第28-29页
        3.1.2 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗生长量的影响第29页
        3.1.3 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗叶绿素含量的影响第29-30页
        3.1.4 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗光合特性的影响第30-34页
            3.1.4.1 对气体交换参数的影响第30-31页
            3.1.4.2 对羧化效率和RuBPCase活性的影响第31-32页
            3.1.4.3 对叶绿素荧光参数的影响第32-34页
        3.1.5 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗叶绿体超微结构的影响第34-35页
        3.1.6 低镁胁迫对低温弱光下黄瓜幼苗MDA含量和抗氧化酶活性的影响第35-36页
    3.2 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗光合作用的影响第36-45页
        3.2.1 不同浓度Mg~(2+)对低温下黄瓜幼苗电解质渗漏率与冷害指数的影响第36-37页
        3.2.2 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗生长量的影响第37-38页
        3.2.3 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗镁含量的影响第38-39页
        3.2.4 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗叶绿素含量的影响第39-40页
        3.2.5 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗光合特性的影响第40-43页
            3.2.5.1 对气体交换参数的影响第40-41页
            3.2.5.2 对羧化效率和RuBPCase活性的影响第41-42页
            3.2.5.3 对叶绿素荧光参数的影响第42-43页
        3.2.6 叶面喷镁对低温弱光下黄瓜幼苗MDA含量和抗氧化酶活性的影响第43-45页
    3.3 根部施镁对黄瓜光合作用及产量的影响第45-52页
        3.3.1 根部施镁对黄瓜镁含量的影响第45-46页
        3.3.2 根部施镁对黄瓜植株生长量的影响第46-47页
        3.3.3 根部施镁对黄瓜叶绿素含量的影响第47-48页
        3.3.4 根部施镁对黄瓜气体交换参数的影响第48-49页
        3.3.5 根部施镁对黄瓜叶绿素荧光参数的影响第49-50页
        3.3.6 根部施镁对黄瓜产量的影响第50-52页
4 讨论第52-56页
    4.1 低温弱光下缺镁和增镁处理黄瓜根、茎、叶中Mg~(2+)含量变化第52页
    4.2 低温弱光下缺镁和增镁对黄瓜光合作用的影响机理第52-54页
    4.3 镁对黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响及其与耐冷性的关系第54-56页
5 结论第56-57页
参考文献第57-67页
致谢第67页
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