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黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国设施栽培面积最大的蔬菜作物之一,由于其根系较浅,具有喜肥而不耐肥的特点,易发生盐害。土壤次生盐渍化已成为设施黄瓜生产的主要障碍,其中主要的胁迫阴离子为NO3-。研究表明,外源多胺(polyamines,Pas)在一定程度上可提高植物的抗逆能力,缓解逆境胁迫。因此探讨外源Pas对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响,对指导黄瓜可持续生产具有重要的理论和实践意义。
本课题在已有研究基础上,采用水培方法,探讨140 mmol·L-1 NO3-胁迫下,外源Pas对黄瓜幼苗生长、氮代谢相关酶活性、光合特性、抗氧化酶系统及多胺代谢等的影响,以期为减轻设施土壤次生盐渍化危害奠定理论基础及开辟新的途径。取得的主要结果如下:
1、140 mmol·L-1 NO3-胁迫下,外源添加不同浓度Spd、Spm和Put可不同程度的促进黄瓜幼苗生长,随Spd、Spm和Put处理浓度增加,黄瓜幼苗株高、叶面积增加值和净光合速率呈先升高后降低趋势。与140 mmol·L-1 NO3-胁迫处理相比,外加1 mmol·L-1Spd、Spm和Put处理7 d后,黄瓜幼苗株高、叶面积增加值及净光合速率差异最显著,说明此浓度多胺处理可显著提高黄瓜幼苗对高浓度NO3-胁迫的抗性;当Spd、Spm和Put浓度高达2 mmol·L-1,黄瓜幼苗株高、叶面积增加值及净光合速率有降低趋势。综上结果表明,140 mmol·L-1 NO3-胁迫下,外加一定浓度的Spd、Spm和Put可促进黄瓜幼苗生长,浓度过高则不利于黄瓜幼苗生长。
2、与140 mmol·L-1 NO3-胁迫处理相比,外加1 mmol·L-1Spd、Spm和Put处理7 d后,黄瓜幼苗叶片中NR、GOGAT和GDH活性显著升高;NO3--N和NH4+-N含量显著降低,可溶性蛋白及脯氨酸含量增加。由此说明,外源Spd、Spm和Put可增强高浓度NO3-胁迫下黄瓜幼苗氮代谢水平,降低其NO3--N和NH4+-N盐分离子积累,通过积累可溶性蛋白和脯氨酸等渗透调节物质来增强黄瓜幼苗的渗透调节能力,进而促进黄瓜幼苗生长。
3、140 mmol·L-1 NO3-胁迫下,耐盐品种‘新泰密刺和盐敏感品种‘神农春五黄瓜幼苗生长均受到抑制,株高降低,叶面积减小,地上部与地下部干重降低。幼苗叶片的Pn、Ci、Gs和Tr显著下降,NO3-胁迫对两黄瓜品种光合作用的抑制均为气孔限制,对‘神农春五光合作用的抑制程度高于‘新泰密刺。NO3-胁迫对‘神农春五株高增加值和叶面积增加值的抑制程度大于‘新泰密刺,外加1 mmol·L-1 Spd对‘神农春五生长的促进作用大于‘新泰密刺。
4、140 mmol·L-1NO3-胁迫(T2)处理1 d后,两黄瓜品种幼苗叶片中CAT活性以及MDA含量均显著升高,APX活性显著降低;耐盐品种‘新泰密刺 黄瓜幼苗叶片SOD和POD活性与CK差异不显著。处理9 d后,除两黄瓜品种MDA含量及‘新泰密刺 黄瓜幼苗叶片SOD活性显著升高外,两黄瓜品种CAT、POD和APX活性显著降低。外加1 mmol·L-1 DCHA(T3)可进一步加剧NO3-胁迫危害。在T2和T3处理条件下,外源添加1 mmol·L-1Spd(T4和T5)能不同程度提高两黄瓜品种叶片SOD、CAT、POD和APX活性,降低MDA含量,降低膜脂过氧化。
5、140 mmol·L-1NO3-(T2)胁迫使两黄瓜品种幼苗叶片中Spm含量增加,Spd和Put含量降低。与NO3-胁迫相比,添加1 mmol·L-1 DCHA(T3)显著降低两黄瓜品种叶片Spd和Spm含量;‘新泰密刺叶片Put含量随处理时间延长呈升高趋势,‘神农春五 叶片Put含量趋势相反。在T2和T3处理条件下,外源添加1 mmol·L-1Spd(T4和T5)能显著提高两黄瓜品种叶片Spd、Put和Spm含量,降低DAO和PAO活性,促进黄瓜幼苗内源多胺的合成,维持多胺代谢平衡。