基于人工干预的高纬度红树秋茄幼苗耐寒性能研究

来源 :浙江海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangjia09
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红树植物是嗜热植物,温度一直是限制红树林北移发展的主要因素。目前,我国红树林自然分布北界为福建福鼎(北纬27°),人工引种最北界在浙江乐清(北纬28°)。秋茄是我国现今最耐寒的红树品种,课题组开发了一系列红树秋茄北移驯化技术,成功将秋茄北移至浙江舟山鲁家峙岛(北纬29.9°)。本论文以北移引种的秋茄幼苗为试验对象,通过人工引种、设置流变式驯化系统以及添加外源性营养物质等多个方面的人工干预手段对秋茄幼苗的耐寒性进行研究,为红树林北移提供科学依据。以人工干预的手段为自变量,POD、SOD、CAT、MDA、叶绿素、挥发性物质、总酚、ASA、脯氨酸等抗氧化相关指标为因变量,探究人工干预对秋茄幼苗耐寒性的影响。本文主要研究内容及结果如下:1.同源异地的秋茄幼苗呈现不同的适应性。在自然低温胁迫下,人工引种入舟山的红树秋茄幼苗整体生长缓慢,叶绿素和酚类含量呈下降趋势。引种舟山后,首先发现秋茄幼苗叶子中含有有2-丁醇和2,3-丁二醇。舟山地区亚健康状态的秋茄幼苗叶片的SOD和CAT活性显著增加,POD活性下降。根据酶本身特性可知,SOD可以将氧自由基转化为过氧化氢,然后CAT和POD可以共同去除过氧化氢,抗氧化酶系统清除了多余的自由基,及时缓解植物生长的逆境压力,使得膜脂过氧化水平回归正常,该部分研究为红树林对高纬度自然低温的响应提供了基础。2.在流变式系统的驯化之下,冬季秋茄幼苗生长缓慢,低于其他三个季节,但整体保持正常的生理状态,流变式驯化系统通过对部分时间中的温度提升,使得植物体的机体生产充足的养分应对低温胁迫,使冬季秋茄幼苗的MDA水平保持正常。叶绿素和酚类物质含量也在夏季达到一年四季中的最高值。抗氧化酶系统在植物机体受到胁迫时,应激调节,使得植物机体保持健康状态,而且酶活性与温度呈现一定的相关性。3.低温胁迫下,外源脯氨酸通过调节抗氧化酶活性的变化以及稳定的脯氨酸产生,从而保持秋茄幼苗的抗氧化能力,避免细胞膜等遭受自由基氧化,使红树林幼苗可以适应低温环境。因此,外源脯氨酸在低温胁迫中的植物抗氧化防御体系中发挥重要作用。此外,在细胞内水平上严格调控和有效代谢ROS的产生与消除之间的平衡至关重要,否则,由ROS引起的细胞成分以及损害产生将对红树林的整体生长、代谢、发育和整体生产力产生潜在危害。低温胁迫下,外源施加卟啉镁络合物没有显著性的让秋茄幼苗的抗氧化系统得到提升应对胁迫,相反的,使得秋茄幼苗过度反应。因此提出光合作用在超过植物体本身的极限值时,导致电子传递系统过饱和产生多余电子,传递至O2产生O2-和其他活性氧,从而导致MDA的含量持续性升高。低温胁迫下,外源葡萄糖的施加对秋茄幼苗抗氧化系统应对低温胁迫起到一定缓解作用,在20d之前,施加了外源葡萄糖的实验组的MDA含量较稳定,且低于对照组。外源施加葡萄糖的目的是保障低温胁迫下的秋茄幼苗有充足的碳源养分,因此外源施加葡萄糖供给秋茄幼苗植物体能够缓解低温胁迫带来的影响。
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