【毕业学位论文】（Word原稿）盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响及钙的缓解效应研究-作物栽培学与耕作学

分类号 ： 授予学位单位代码： 10434 同等学力人员编号： 山東農業大學 硕 士 学 位 论 文 盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响 及其钙的缓解效应研究 of on of a 2007 年 12 月 6 日 姓名 ： 刘丽云 学科专业 ： 作物栽培学与耕作学 研究方向 ： 小麦高产优质生理生态 学院 ： 农学院 指导教师 ： 贺明荣教授 王明友教授 英文缩略表 英文缩写 英文全称 中文全称 德抗 961 济南 17 对含水量 二醛 性氧 氧化物歧化酶 氧化物酶 氧化氢酶 溶性糖 溶性蛋白 氨酸 i 目 录 中文摘要 . I . 前言 . 1 化土壤现状 . 1 胁迫对植物的影响 . 1 植物形态发育的影响 . 1 胁迫对植物生理生化特性的影响 . 2 胁迫对植物光合作用的影响 . 2 源激素的改变 . 3 物对盐胁迫的适应机制 . 3 透调节 . 3 子的区域化 . 3 盐与离子的选择吸收 . 3 盐生理研究 . 4 物抗盐研究 . 4 麦抗盐生理研究 . 5 对小麦抗盐生理研究现状 . 6 的作用概况 . 6 进盐胁迫下种子萌发 . 7 进植株的生长 . 7 善植物的光合作用 . 8 持细胞的渗透平衡 . 8 持细胞膜的稳定性 . 9 少活性氧的生成 . 10 与信号传导 . 11 2 材料与方法 . 13 试材料 . 13 验方法 . 13 芽试验 . 13 幼苗试验 . 14 定项目及方法 . 14 芽率，发芽指数，活力指数计算 . 14 离氨基酸含量的测定 . 15 粉酶活力的测定 . 15 重、干重、相对含水量测定 . 15 合色素含量的测定 . 15 溶性糖含量的测定 . 15 胺酸含量的测定 . 15 苗超氧化物歧化酶（ 性的测定 . 16 氧化物酶（ 性的测定 . 16 氧化氢酶（ 性的测定 . 16 质过氧化产物丙二醛（ 量的测定 . 17 苗可溶性蛋白质含量的测定 . 17 据处理与分析 . 17 3 结果与分析 . 18 胁迫下钙离子对发芽的影响 . 18 胁迫下钙离子对小麦发芽率、发芽指数和活力指数的影响 . 18 发芽率的影响 . 18 发芽指数的影响 . 18 活力指数的影响 . 19 初生根条数的影响 . 20 芽长的影响 . 21 胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内可溶性总糖含量的影响 . 21 胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内 游离 氨基酸含量的影响 . 22 胁迫下钙离子对萌发种子胚乳内淀粉酶活性的影响 . 23 胁迫下钙离子对幼苗的影响 . 24 胁迫下钙离子对幼苗含水量的影响 . 24 小麦幼苗鲜重的影响 . 24 小麦幼苗干重的影响 . 25 小麦幼苗相对含水量的影 响 . 26 胁迫下钙离子对小麦幼苗光合色素的影响 . 26 小麦幼苗叶绿素的影响 . 26 小麦幼苗 类 胡萝卜素的影响 . 27 胁迫下钙离子对小麦幼苗可溶性糖的影响 . 28 胁迫下钙离子对小麦幼苗游离氨基酸和脯氨酸的影响 . 29 小麦幼苗 游离氨基酸的影响 . 29 小麦幼苗脯氨酸的影响 . 30 胁迫下钙离子对 影响 . 32 胁迫下钙离子对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响 . 33 影响 . 33 影响 . 34 影响 . 35 胁迫下钙离子对可溶性蛋白含量的影响 . 36 4 讨论 . 37 对小麦萌芽的影响 . 37 对萌芽外在表现的影响 . 37 内在表现的影响 . 38 幼苗的影响 . 38 生长的影响 . 38 渗透调节物质的影响 . 39 光合色素的影响 . 40 保护 酶的影响 . 41 过氧化产物的影响 . 42 5 结论 . 42 胁迫对不同冬小麦品种萌芽的影响 . 42 源钙离子对盐胁迫下不同冬小麦品种萌发的影响 . 42 胁迫下对不同冬小麦品种幼苗的影响 . 43 源钙离子对盐胁迫下 不同冬小麦品种幼苗的影响 . 43 进盐胁迫下小麦种子萌发和盐碱地保苗的措施 . 43 考文献 . 44 致 谢 . 51 攻读学位期间发表论文情况 . 52 山东农业大学硕士学位论文 I 中文摘要 本研究选用高度抗盐小麦品种德抗 961和济南 17（当前山东省主推品种）为试验材料，在德州学院农学系实验室及温室内进行试验。研究了不同类型冬小麦品种在盐胁迫下萌芽和幼苗生长的生理响应，以及钙营养对不同类型冬小麦品种萌芽和幼苗盐胁迫伤害的缓解作用。探讨了盐胁迫下不同小麦基因型和不同的钙 浓度对小麦发芽率、发芽时胚乳内淀粉酶活性、氨基酸含量和可溶性糖含量，幼苗渗透调节物质含量、抗衰老酶活性、过氧化产物含量和光合色素含量等的影响。主要结论如下： 1 盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽的影响 1% 个不同类型小麦品种的萌芽均受到抑制，表现在发芽率、发芽指数、活力指数、 初生 根 条 数和芽长均有所下降。与此同时，小麦种子胚乳内可溶性糖含量上升，氨基酸含量和淀粉酶活性较对照下降。无论上升还是下降，高抗盐品种德抗 961均较济南 17变化幅度小。 2 外源钙离子对盐胁迫下 不同冬小麦品种 萌发的影响 1% 利于两个不同类型的小麦品种种子发芽，不同程度地缓解了盐胁迫。外源钙的加入对济南 17的缓解作用显著，而对抗盐品种德抗 961缓解作用较小。钙浓度在 围内，缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。在钙浓度为 对高抗盐品种德抗 961的盐害缓解作用最强，对济南 17则是在钙浓度为 缓解作用达最强。钙浓度达 二品种均表现为加重盐害。 3 盐胁迫下对不同冬小麦品种 幼苗 的影响 1% 现在 幼苗的鲜重、干重和 相对 含水量均比对照下降，光合色素含量也表现低于对照；而渗透调节物质如可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸等含量均上升，过氧化产物丙二醛含量明显上升，抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性均上升。无论上升还是下降，高抗盐品种德抗 961较济南 17变化幅度都小。说明德抗 961对盐胁迫反应比济南 17迟缓。 4 外源钙离子对盐胁迫下 不同冬小麦品种 幼苗的影响 1% 利于两个不同类型的小麦品种幼苗的盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响及钙对其缓解机理研究 长，能不同程度地缓解盐胁迫。外源钙的加入对济南 17的缓解作 用显著，而对抗盐品种德抗 961缓解作用较小。表现在幼苗干鲜重增加，光合色素含量增加，渗透调节物质和丙二醛含量降低，抗氧化酶活性升高。钙浓度在 围内，缓解作用随钙浓度的增加呈先增强后减弱的趋势。对高抗盐品种德抗 961而言，在钙浓度为 的缓解盐害作用最强，济南 17则在钙浓度为 的缓解作用达最强。钙浓度达 二品种均表现为加重盐害。 5 促进盐胁迫下小麦种子萌发和盐碱地保苗的措施 选用耐盐品种，配合使用外源钙，根据品种抗盐性决定所用钙浓度。 关键词 ：冬小麦；萌发；幼苗；盐 胁迫；外源钙；缓解 山东农业大学硕士学位论文 of on of a he in e of a a to of nd so of on of as on so 1. of to of % of in on of At in or 2. of on of to of 胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响及钙对其缓解机理研究 IV in at of of to of 3. of on of % of of in by so of as of DA so of as of or to 4. on of to s of of so of DA(of in at of of to of 山东农业大学硕士学位论文 V 5. on in We of by 山东农业大学硕士学位论文 1 1 前言 化土壤现状 土壤盐碱化是影响全球农业生产和生态环境的严重问题（戴高兴等，2003）。 根据联合国教科文组织和粮农组织的不完全统计，全世界盐碱地的面积为 公顷，占可耕地面积的 10%左右， 由于工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因，次生盐碱土壤面积还在不断扩大。 土地盐碱化问题与人类活动密切相关，它不但造成了资源的破坏和农业生产的巨大损失，而且对生物圈和生态环境构成威胁，表现出经济和环境两方面的危害。另外，盐碱化过程常与沙漠化过程相伴生， 甚至相互促进，相互转化（牛东玲等， 2002）。 在这种耕地面积日趋减少、人口不断增加和淡水资源不足的情况下，如何利用大面积的盐碱地、荒漠化土地和丰富的咸水资源来发展农业 ， 成为国际上生物科学迫切需要解决的重大课题。 我国的盐碱化程度普遍较高，面积为 9913 万公顷，约占全国可耕地面积的 25%。对于我国这样一个耕地少，人口多的国家快速开发和有效利用盐渍化土壤，可以把经济效益、环境保护和可持续发展很好地结合起来，具有重要的现实意义。 胁迫对植物的影响 植物形态发育的影响 盐分对个体形态发育上 具有显著的影响，整体表现就是盐胁迫抑制了 植物组织和器官的生长，加速了发育进程使营养生长期和开花期缩短，减少了禾本科植物的分蘖数和籽粒数等。长时间处于盐胁迫下植物叶片的面积缩小 （ ， 1993） 。这可能是由于盐分影响了细胞分裂和细胞延伸的速率或是减少了细胞延伸的时间，细胞分裂受盐胁迫抑制在悬浮培养细胞中表现得最为明显， 观测到盐胁迫 (100 短了高粱叶片的生长区，同时降低了该区细胞的最大生长速率（ ， 1993） 。 盐胁迫下植 物生长受到抑制， 光合下降， 能耗增加， 衰老加速， 植盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响及钙对其缓解机理研究 2 株最终因碳饥饿而死亡（刘友良等， 1998）。从能量代谢的角度分析， 盐胁迫下导致植物生长量减少的原因主要有以下 3个方面 : 一是光合作用降低，碳同化减少，二是渗透调节物质的合成和积累是耗能的过程，三是维持渗透势是一个耗能的过程。在盐分含量高的土壤中，盐胁迫主要是 的胁迫。在盐胁迫下， K+/比例失调， 大量进入细胞，导致生理代谢紊乱。如赵可夫等报道 进膜脂过氧化作用从而降低膜的流动性（赵可夫等， 1993）。而郭房庆等曾报道 低小麦抗盐突变体根液泡膜 H+ - + - 房庆等， 1999）。 胁迫对植物生理生化特性的影响 胁迫对植物光合作用的影响 一般来讲，盐胁迫对植物 (尤其是非盐生植物 )的光合作用具有抑制效应，而且随外界盐浓度的提高，被抑制的程度也越大。光合作用的下降是由于以下几个原因造成的： (1)盐胁迫使叶绿体中类囊体膜成分与超微结构发生改变 类囊体膜与光化学反应密切相关。盐胁迫不仅引起类囊体膜成分的改变，而且使垛叠状态的类囊体膜的比例减小 （王宝山等， 1997)，减小了基粒结构的比例，必然引起光合能力的下降。 （ 2）盐胁迫对叶绿素含量以及光能吸收和转换的影响 盐胁迫下，植物的叶绿素含量下降，由于叶绿素是类囊体膜上色素蛋白复合体的组成，叶绿素含量降低，必将影响色素蛋白复合体的功能，从而降低叶绿体对光能的吸收。盐胁迫还可以影响两个光系统之间激发能的分配，从而影响了植物的光合性能。 （ 3）盐胁迫对光合酶的影响 在盐胁迫下光合作用有关酶的活性不同程度地受到抑制，尤其是 化酶。 性的下降导致 酸甘油酸、磷酸三糖的含量的降低， 再生也被抑制，进一步降低了植物对 吸收利用。 另外，盐胁迫导致的生理干旱，诱导了脱落酸在植物体内的合成，促进了叶片气孔的关闭，使 吸收受阻。盐胁迫还对光合电子传递或多山东农业大学硕士学位论文 3 或少产生影响。这些都构成了盐胁迫对植物光合作用的干扰和破坏 （许祥明等， 2000） 。 源激素的改变 直被认为是一种逆境激素，它存在于几乎所有的高等植物中，对植物种子的发育和植物对逆境条件的适应过程中起着重要的调控作用。在所有的植物激素中， 受环境条件影响最大的一种。据 实验观测，多种逆境条件下很多植物中的 平明显上升，而且外源 处理使植物呈现的形态和生理反应上都类似于这些逆境条件的刺激。所以，在营养生长期， 能是启动了植物体内一系列的生理生化过程以应对外界的逆境条件如千旱、盐渍和低温等。 物对盐胁迫的适应机制 透调节 在盐胁迫下由于细胞外的水势低于细胞内，细胞不仅不能吸收到水分而且内部水分会向外倒流，引起细胞的失水。为保持细胞内的水分，维持细胞的正常的生理代谢，细胞通过渗透调节，降低胞内水势，使水分的跨膜运输朝着有利于细胞 生长的方向流动。渗透调节物质的种类很多，大致可分为两大类：一是由外界引入细胞中的无机离子，如： K+、 ；二是在细胞内合成的有机溶质，主要是蔗糖、甘露醇、山梨醇和偶极含氮化合物（如脯氨酸和甜菜碱等）。 子的区域化 与植物的渗透调节密切关联的是无机离子的运输和区域化。盐生植物一般将无机离子通过跨膜运输转入液泡中，而与细胞质隔离开，这样不但降低了整个细胞的渗透势而且使细胞质免受离子的毒害。 盐与离子的选择吸收 许多农作 物有着显著的排盐机制如小麦、甜菜和玉米等，在一定浓度的盐胁迫下根 比地上部分高 3 7 倍。作物拒盐机制涉及以下过程 :(1)作物根表不吸收 ，即使有 进入细胞，也通过质子泵将之排出胞外； (2)作物把吸收的 储存封闭于根、茎基部、节和叶鞘等的薄壁细盐胁迫对不同冬小麦品种萌芽及幼苗的影响及钙对其缓解机理研究 4 胞中，从而阻止了 向叶片的运输； (3)吸收的 在木质部向上运输过程中，被再次分泌到韧皮部中运回根部，再排到环境中 （李树华等，2000） 。 与植物拒盐机制密切相关的是植物对无机离子的选择吸收，尤其是 K+ 的选择吸收。 可 被 K+ 代替为植物吸收，同样的机制对 K+ 似乎也是适用的。许多植物的延伸组织中具有较高浓度的 K+，可能与该植物的抗盐性有很大关系。 为所有植物都在一定的程度上具有选择吸 或 K+ 的功能。在很多盐生植物中，吸收 与该植物的抗盐性紧密相关，在这些植物中， + 的比例可达到 30。而 证明选择 K+ 拒绝 的盐生植物与选择 拒绝 K+ 的盐生植物具有同样的抗盐性 （ ， 1994） 。 盐生理研究 物抗盐研究 盐分胁迫是影响农作 物产量、限制农业生产发展的重要因素之一，因此研究盐分胁迫对作物的影响，不论在理论上还是在实践上都具有十分重要的意义。对于盐碱地的利用传统方式多以工程技术手段为主，如淡水压碱、挖沟排碱等工程技术措施，这些方法曾获得过一定的效果，但大量地消耗水资源以及巨额资金，决定了这种方式不可能有良好的发展前途。在这种情况下采用生物学措施，深入开展植物抗盐生理研究，培育耐盐优良品种，并积极探索盐碱地高产栽培技术，直接利用盐碱地就成为目前盐碱地改良利用最重要而又经济有效的途径。它耗资少，见效快，使本来不能利用的盐碱废地变为耕地 ，增加粮食总产量（王宝山等， 1997）。 发展耐盐作物不仅能提高土地生产力，而且还能有利于盐渍环境下农业生态的良性循环和改善环境（律兆松等， 1989）。 植物对盐胁迫的反应机制和抗盐机理的探明，是指导通过生物工程方法和其它措施改造植物提高其抗盐能力的前提。由于植物的抗盐性涉及生理生化多方面的因素，是一个极为复杂的反应过程，而且不同的植物，甚至同一种植物的不同品种之间，对盐胁迫的反应及适应机制也不尽相同（王丽燕等， 2004）。所以，只有深入研究各种作物及不同品种的抗盐机山东农业大学硕士学位论文 5 制和抗盐栽培生理，才能更好的通过选育抗盐品 种，采用配套的抗盐栽培措施，提高作物产量。 麦抗盐生理研究 小麦是世界上种植面积最大、总产最高的农作物。 世界上占世界 35%的人口以小麦为主要粮食作物。 我国是小麦生产的大国， 是我国仅次于水稻的第二大粮食作物， 是北方众多地区人民的主要粮食 （于振文等， 1995） 。在国民经济中占有重要地位。随着社会生产的发展和人民生活水平的提高，小麦在食品和工业生产上的地位日益提高，需求量不断增加。 我国的盐碱地主要分布在长江以北的黄河流域，正好是北方冬小麦较主要的产区（傅秀云等， 2000），小麦是抗盐能力较弱的农作 物，生长关键期又恰逢土壤返盐期。因为盐碱