【摘 要】
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银杏(Ginkgo biloba)是我国原产的珍贵树种,有很高的生态和景观价值,园林绿化中银杏受NaCl胁迫日益严重,已有研究证明,褪黑素(melatonin,MT)在一些植物逆境胁迫的恢复中具有一定作用,研究褪黑素对银杏NaCl胁迫下生长和生理的影响机制,对银杏的生产实践具有重要意义。本研究以4年生银杏幼苗为材料,采用育苗基质进行盆栽试验,进行低(50 mmol·L-1)、中(100 mmol·
【基金项目】
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北京市园林绿化局《银杏养护技术规程》制定标准项目[编号为 20201170]; 科学研究与研究生培养共建项目-科研项目-北京实验室-北京城乡节约型绿地营建技术与功能型植物材料高效繁育(2019)[2019-GJ-03];
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银杏(Ginkgo biloba)是我国原产的珍贵树种,有很高的生态和景观价值,园林绿化中银杏受NaCl胁迫日益严重,已有研究证明,褪黑素(melatonin,MT)在一些植物逆境胁迫的恢复中具有一定作用,研究褪黑素对银杏NaCl胁迫下生长和生理的影响机制,对银杏的生产实践具有重要意义。本研究以4年生银杏幼苗为材料,采用育苗基质进行盆栽试验,进行低(50 mmol·L-1)、中(100 mmol·L-1)、高浓度(200mmol·L-1)的NaCl胁迫处理,同时叶片喷施和土壤浇灌褪黑素(MT)溶液(0、0.02、0.1、0.5 mmol·L-1),以清水处理为空白对照,研究不同浓度外源MT对不同程度NaCl胁迫下银杏植株的地径、当年生枝条生长量、叶片相对含水量、黄酮含量、渗透调节、膜脂过氧化和抗氧化酶系统、光合参数和叶绿素荧光动力学参数的影响,探索外源MT对NaCl胁迫下银杏幼苗生长和生理机制的影响。主要研究结果和结论如下:(1)NaCl胁迫导致银杏幼苗叶片黄化,显著抑制了植株地径和当年生枝条的生长;降低了叶片相对含水量、叶绿素含量,增加丙二醛(MDA)、黄酮、游离脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)含量,提高电解质外渗率;增强叶片中抗氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性;降低净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs),增加了胞间CO2浓度(Ci),损伤光合机构,抑制光合作用;降低光合电子传递速率(ETR)、PSII实际光化学效率(Y(II))、光化学猝灭系数(q P)、PSII最大潜在光化学效率(Fv/Fm),升高了初始荧光(Fo)、非光化学猝灭系数(NPQ),抑制叶片的光合电子传递,导致光能过剩,降低光化学活性。(2)施用适宜浓度(0.02、0.1 mmol·L-1)的外源MT显著减小了NaCl胁迫下银杏幼苗叶片黄化面积,增加植株地径、当年生枝条的生长量,提高叶片相对含水量和Pro、SS含量,降低电解质外渗率,减少黄酮、MDA含量,促进叶片中POD、SOD活性的提高,减小叶绿素含量、Pn、Gs、Tr的降幅,稳定Ci的波动,保护光合结构,提高光合速率;显著减小ETR、Y(II)、q P、Fv/Fm的下降幅度,降低Fo、NPQ,有利于光合色素将吸收的光能转化为化学能,为碳同化提供更多能量,维持较高的PSII光化学活性。高浓度(0.5 mmol·L-1)的外源MT加大中、高浓度NaCl胁迫下银杏幼苗叶片的黄化面积,导致边缘焦枯,抑制植株生长;提高NaCl胁迫下叶片的电解质外渗率和MDA含量,加剧膜脂过氧化,抑制POD和SOD酶活性,破坏抗氧化酶系统;降低Pro、SP、SS含量,加重渗透胁迫;使光合速率提前降至零点,导致气孔关闭,降低光化学效率,抑制叶片的光合作用。(3)通过生理指标的相关性分析,发现生理指标所提供的耐盐信息发生了重叠,通过主成分分析,计算各指标的权重系数,筛选出13个指标(Pn、Ci、Tr、Gs、ETR、Fo、NPQ、Y(II)、Fv/Fm、SOD、SP、Chla、Chlb),与生长指标共同作为外源MT对NaCl胁迫下银杏幼苗生理的影响研究的主要指标;通过综合得分的对比,认为0.02mmol·L-1MT处理能有效缓解NaCl胁迫对银杏幼苗的伤害,0.5 mmol·L-1MT处理会加剧高浓度NaCl胁迫对银杏幼苗的伤害。
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