在盐干旱胁迫下凹土对甘薯植株生长和生理代谢的影响
甘薯的产量高，增产潜力非常大，是世界第七大粮食作物，也是重要饲料和能源作物，可缓解粮食短缺和能源危机，所以研究甘薯的抗逆性具有重要意义。本试验通过盆栽试验研究外施凹土在盐、干旱胁迫条件下对甘薯幼苗生长和生理代谢的影响。在200 mmol/L 盐胁迫、干旱胁迫条件下，通过外施凹土的甘薯植株的耐盐性和抗旱性显著增强；依据酶活性测定结果，在盐、干旱胁迫下，外施凹土的甘薯植株的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化物酶（POD）的活性显著加强；依据物质含量测定结果，在盐、干旱胁迫下，外施凹土的甘薯植株的脯氨酸、相对水、可溶性糖和叶绿素的含量显著增加，过氧化氢（H2O2）以及丙二醛（MDA）的含量显著减少。这些结果表明，凹土可作为一种土壤改良剂，用来减轻盐、干旱胁迫环境对甘薯植株造成的伤害，从而增强其耐盐性和抗旱性。关键词 甘薯，凹土，盐胁迫和干旱胁迫，耐盐性和抗旱性，生理生化指标
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 甘薯盆栽试验 4
2.3 甘薯盐、干旱胁迫处理试验 4
2.4 相关生理生化指标测定 4
2.5 甘薯植株超氧化物歧化酶（SOD）活性测定 4
2.6 甘薯植株过氧化氢酶（CAT）活性测定 5
2.7 甘薯植株抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定 6
2.8 甘薯植株过氧化物酶（POD）活性测定 6
2.9 甘薯植株脯氨酸（Pro）含量测定 7
2.10 甘薯植株相对水含量测定 8
2.11 甘薯植株可溶性糖含量测定 8
2.12 甘薯植株叶绿素含量测定 9
2.13 甘薯植株丙二醛（MDA）含量测定 9
2.14 甘薯植株过氧化氢（H2O2）含量测定 10
2.15 数据分析 11
3 结果与分析 11
3.1 甘薯植株鲜干重分析 11
3.2 甘薯植株超氧化物歧化酶（SOD）活性分析 12
3.3 甘薯植株过氧化氢酶（CAT）活性分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
析 13
3.4 甘薯植株抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性分析 14
3.5 甘薯植株过氧化物酶（POD）活性分析 14
3.6 甘薯植株脯氨酸含量分析 15
3.7 甘薯植株相对水含量分析 16
3.8 甘薯植株可溶性糖含量分析 16
3.9 甘薯植株叶绿素含量分析 17
3.10 甘薯植株丙二醛（MDA）含量分析 18
3.11 甘薯植株过氧化氢（H2O2）含量分析 18
4 讨论 19
4.1 外施凹土可增强甘薯耐盐性和抗旱性 19
4.2 外施凹土提高ROS清除系统能力 19
4.3 外施凹土改变甘薯抗性相关物质含量 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
植物的耐盐性的定义是：植物在盐胁迫环境条件下，能够维持生长并且能够形成经济产量或完成生活史的能力。植物在高盐环境条件下只能通过不同生理途径适应盐分，维持一般的生命活动，其生长发育过程中无法阻止多余盐分进入体内。在盐胁迫的影响下，植物不仅生长迟缓，代谢受到抑制，而且植株叶子枯萎，鲜干重显著降低，严重时可以致植株死亡。植物体内活性氧的产生和清除的动态平衡机制因高盐环境被打破，造成了植物体氧化损伤。植物在受到盐胁迫时主要保护机制是生理水平的自我调节，包括渗透调节和离子的区域化等，而其中又以渗透调节最为主要。植物耐盐性强就是指其具有较高的渗透调节能力。植物有两种渗透调节方式：一是在细胞中吸收和累积Na+、Ka+、Ca+和Cl－等无机离子；二是植物对盐渍适应的同时还能在细胞内积累一定量的可溶性有机物质，这些有机物质可作为渗透调节剂参与渗透调节，以适应环境[1~2]。
植物抗旱性是指在干旱胁迫下，植物不仅能够生存，而且具有维持正常或接近正常的代谢水平，能维持基本正常的生长发育。植物在干旱胁迫条件下，植株形态及生物产量的形成受到影响，严重的甚至会导致植株死亡。一般选择生长发育特征和产量指标来鉴定抗旱性。在漫长的进化过程中，植物形成了一系列从外部结构到内部生理生化反应、相关基因表达、相应蛋白合成变化等机制来抵御和适应干旱逆境。形态结构抗旱性指在干旱胁迫下，植物通过改变自身形态结构来确保生长发育所需水分以及维持自身正常生长。细胞生理生化抗旱性是指在干旱胁迫下，植物通过自身生理生化反应而表现出抗旱的能力。如激活抗氧化酶系统、改变内源激素、光合系统响应、产生渗透调节物质。而分子水平抗旱性主要是指在干旱胁迫下，植物通过蛋白质、相关核酸及基因的表达等分子水平反应来抵抗干旱胁迫[3~4]。
当植物受到高盐、干旱等非生物胁迫时，植物的形态、生理生化等方面都会发生一系列的变化，才能维持其生存。在处于环境胁迫时，植物外部特征会产生明显变化，例如干旱使植物缺水，茎叶萎蔫，气孔开度减小甚至关闭；盐害抑制植物组织、器官的生长和分化。逆境也会影响植物细胞膜结构，使细胞膜透性增大，降低光合速率，导致大量电解质和非电解质外渗，膜脂组分发生改变，膜蛋白的组分和活性受到影响，进而影响植物的生理代谢。因此在长期的进化及适应过程中，植物逐渐地形成了一系列的机制来抵御外界坏境胁迫[5~6]。当植物受到逆境胁迫时，会迅速感知和主动适应环境的变化，借助于胞间和胞内逆境信息的传递和转导，积极地做出反应对抗逆境。在盐、干旱胁迫条件下，植物体内SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、APX（抗坏血酸过氧化物酶）、POD（过氧化物酶）等酶活性会降低，而脯氨酸、相对水、可溶性糖和叶绿素的含量也会减少。经过凹土的处理，依据植物形态特征、酶活性指标、生理指标，判断外施凹土对植物生长和生理代谢的影响。
栽培甘薯（Ipomoea batatas Lam.）属于旋花科甘薯属，是一年生或多年生草本块根作物。作为粮食、蔬菜和饲料作物，甘薯营养十分丰富，块根中含有大量淀粉、可溶性糖、氨基酸、蛋白质、脂肪食物纤维，此外还富含多种人体必需的维生素以及Ca、Fe等矿物质。薯块中因还含有脱氢表雄酮、黏蛋白、准雌激素等物质，在防治结肠和乳腺肿瘤等方面有一定作用，可以延寿强身。甘薯本身纤维细腻，不伤肠胃。它的茎叶也富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素C、维生素A、维生素B2以及矿物质等。除此以外，甘薯是重要的工业原料作物和优质的先锋作物，而且由于其生育期弹性比较大，因此适宜与多种农作物间混套作，以此提高复种指数。由于甘薯具有产量高、适应性广、增产潜力大、抗逆性强、营养价值高以及用途广泛等优点，世界各国都一直重视甘薯生产[7~9]。我国目前是世界上最大的甘薯种植国家，而我国现有耕地面积的84.3%都用于种植主要粮食作物如水稻、玉米和小麦。甘薯作为非主要粮食作物，在平原地区的耕种面积逐年下降。因此，甘薯将主要种植于非耕地资源（边际土地）。我国现有边际土地面积约20亿亩，主要为干旱、盐碱地等[10~11]。
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 3
2.1 试验材料 3
2.2 甘薯盆栽试验 4
2.3 甘薯盐、干旱胁迫处理试验 4
2.4 相关生理生化指标测定 4
2.5 甘薯植株超氧化物歧化酶（SOD）活性测定 4
2.6 甘薯植株过氧化氢酶（CAT）活性测定 5
2.7 甘薯植株抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定 6
2.8 甘薯植株过氧化物酶（POD）活性测定 6
2.9 甘薯植株脯氨酸（Pro）含量测定 7
2.10 甘薯植株相对水含量测定 8
2.11 甘薯植株可溶性糖含量测定 8
2.12 甘薯植株叶绿素含量测定 9
2.13 甘薯植株丙二醛（MDA）含量测定 9
2.14 甘薯植株过氧化氢（H2O2）含量测定 10
2.15 数据分析 11
3 结果与分析 11
3.1 甘薯植株鲜干重分析 11
3.2 甘薯植株超氧化物歧化酶（SOD）活性分析 12
3.3 甘薯植株过氧化氢酶（CAT）活性分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
析 13
3.4 甘薯植株抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性分析 14
3.5 甘薯植株过氧化物酶（POD）活性分析 14
3.6 甘薯植株脯氨酸含量分析 15
3.7 甘薯植株相对水含量分析 16
3.8 甘薯植株可溶性糖含量分析 16
3.9 甘薯植株叶绿素含量分析 17
3.10 甘薯植株丙二醛（MDA）含量分析 18
3.11 甘薯植株过氧化氢（H2O2）含量分析 18
4 讨论 19
4.1 外施凹土可增强甘薯耐盐性和抗旱性 19
4.2 外施凹土提高ROS清除系统能力 19
4.3 外施凹土改变甘薯抗性相关物质含量 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
植物的耐盐性的定义是：植物在盐胁迫环境条件下，能够维持生长并且能够形成经济产量或完成生活史的能力。植物在高盐环境条件下只能通过不同生理途径适应盐分，维持一般的生命活动，其生长发育过程中无法阻止多余盐分进入体内。在盐胁迫的影响下，植物不仅生长迟缓，代谢受到抑制，而且植株叶子枯萎，鲜干重显著降低，严重时可以致植株死亡。植物体内活性氧的产生和清除的动态平衡机制因高盐环境被打破，造成了植物体氧化损伤。植物在受到盐胁迫时主要保护机制是生理水平的自我调节，包括渗透调节和离子的区域化等，而其中又以渗透调节最为主要。植物耐盐性强就是指其具有较高的渗透调节能力。植物有两种渗透调节方式：一是在细胞中吸收和累积Na+、Ka+、Ca+和Cl－等无机离子；二是植物对盐渍适应的同时还能在细胞内积累一定量的可溶性有机物质，这些有机物质可作为渗透调节剂参与渗透调节，以适应环境[1~2]。
植物抗旱性是指在干旱胁迫下，植物不仅能够生存，而且具有维持正常或接近正常的代谢水平，能维持基本正常的生长发育。植物在干旱胁迫条件下，植株形态及生物产量的形成受到影响，严重的甚至会导致植株死亡。一般选择生长发育特征和产量指标来鉴定抗旱性。在漫长的进化过程中，植物形成了一系列从外部结构到内部生理生化反应、相关基因表达、相应蛋白合成变化等机制来抵御和适应干旱逆境。形态结构抗旱性指在干旱胁迫下，植物通过改变自身形态结构来确保生长发育所需水分以及维持自身正常生长。细胞生理生化抗旱性是指在干旱胁迫下，植物通过自身生理生化反应而表现出抗旱的能力。如激活抗氧化酶系统、改变内源激素、光合系统响应、产生渗透调节物质。而分子水平抗旱性主要是指在干旱胁迫下，植物通过蛋白质、相关核酸及基因的表达等分子水平反应来抵抗干旱胁迫[3~4]。
当植物受到高盐、干旱等非生物胁迫时，植物的形态、生理生化等方面都会发生一系列的变化，才能维持其生存。在处于环境胁迫时，植物外部特征会产生明显变化，例如干旱使植物缺水，茎叶萎蔫，气孔开度减小甚至关闭；盐害抑制植物组织、器官的生长和分化。逆境也会影响植物细胞膜结构，使细胞膜透性增大，降低光合速率，导致大量电解质和非电解质外渗，膜脂组分发生改变，膜蛋白的组分和活性受到影响，进而影响植物的生理代谢。因此在长期的进化及适应过程中，植物逐渐地形成了一系列的机制来抵御外界坏境胁迫[5~6]。当植物受到逆境胁迫时，会迅速感知和主动适应环境的变化，借助于胞间和胞内逆境信息的传递和转导，积极地做出反应对抗逆境。在盐、干旱胁迫条件下，植物体内SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、APX（抗坏血酸过氧化物酶）、POD（过氧化物酶）等酶活性会降低，而脯氨酸、相对水、可溶性糖和叶绿素的含量也会减少。经过凹土的处理，依据植物形态特征、酶活性指标、生理指标，判断外施凹土对植物生长和生理代谢的影响。
栽培甘薯（Ipomoea batatas Lam.）属于旋花科甘薯属，是一年生或多年生草本块根作物。作为粮食、蔬菜和饲料作物，甘薯营养十分丰富，块根中含有大量淀粉、可溶性糖、氨基酸、蛋白质、脂肪食物纤维，此外还富含多种人体必需的维生素以及Ca、Fe等矿物质。薯块中因还含有脱氢表雄酮、黏蛋白、准雌激素等物质，在防治结肠和乳腺肿瘤等方面有一定作用，可以延寿强身。甘薯本身纤维细腻，不伤肠胃。它的茎叶也富含碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、维生素C、维生素A、维生素B2以及矿物质等。除此以外，甘薯是重要的工业原料作物和优质的先锋作物，而且由于其生育期弹性比较大，因此适宜与多种农作物间混套作，以此提高复种指数。由于甘薯具有产量高、适应性广、增产潜力大、抗逆性强、营养价值高以及用途广泛等优点，世界各国都一直重视甘薯生产[7~9]。我国目前是世界上最大的甘薯种植国家，而我国现有耕地面积的84.3%都用于种植主要粮食作物如水稻、玉米和小麦。甘薯作为非主要粮食作物，在平原地区的耕种面积逐年下降。因此，甘薯将主要种植于非耕地资源（边际土地）。我国现有边际土地面积约20亿亩，主要为干旱、盐碱地等[10~11]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/nongxue/zwbh/24.html
