【摘要】：本試驗以能源作物甜高粱為研究對象,以雜交品種遼甜1號為試驗材料,研究了5種不同鎘濃度處理(0、50、100、200、300μmol/L)和兩種鎘鈣混合處理(200μmoL/L鎘+2.0×10~-33 mol/L鈣、200μmoL/L鎘+3.0×10~-33 mol/L鈣)下,甜高粱種子的萌發(fā)特性,幼苗的生長、抗氧化保護酶活性和同工酶的表達、葉片葉綠素含量、熒光參數(shù)(Fv/Fm、qP、φPSⅡ、NPQ)、光合參數(shù)(Pn、Gs、Ci、Tr)、光響應曲線(Pmax、φ、Rd、LSP、LCP)以及鎘富集能力的變化,旨在探明鎘脅迫以及外源鈣對甜高粱種子萌發(fā)和幼苗生長的影響及其生理生化機制,為重金屬污染土壤的生物治理和利用邊際性土地發(fā)展能源作物甜高粱提供參考依據(jù)。主要研究結果如下:1)大于等于200μmol/L鎘處理顯著(P0.05)降低甜高粱種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù),從而抑制種子的正常萌發(fā)。施鈣不能緩解鎘對種子萌發(fā)的抑制作用。2)隨著鎘濃度的增加甜高粱幼苗SOD、POD的活性呈遞增的趨勢,CAT的活性則反之,而APX的活性隨著處理濃度的增加在不同時期呈現(xiàn)不同的趨勢,但總體隨脅迫時間的延長而降低。脅迫早期,超氧化物歧化酶同工酶譜出現(xiàn)了新的S4、S2條帶,過氧化物酶同工酶出現(xiàn)了新的P3、P2條帶。施鈣能夠緩解鎘對抗氧化酶活性的誘導,其中增施3.0×10~(-3)mol/L的鈣最為明顯。3)中、高濃度的鎘脅迫降低了甜高粱葉片葉綠素含量,使得Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、φSⅡ、qP、Pmax、φ、Rd、LSP顯著下降,NPQ、Ci、LCP顯著升高。增施不同濃度的鈣,能夠不同程度緩解鎘對甜高粱光合作用抑制,其中增施3.0×10~-33 mol/L的鈣緩解效果最好。4)大于等于50μmol/L鎘脅迫抑制甜高粱幼苗的生長。隨著鎘處理濃度的增加甜高粱幼苗株高、地上部鮮重、地上部及地下部干重顯著降低。增施不同濃度的鈣,能夠不同程度緩解鎘對甜高粱生長的抑制作用,使其生物量在鎘脅迫的基礎上升高。5)甜高粱幼苗具有一定的鎘富集能力。隨著鎘處理濃度的增加甜高粱地上部與地下部鎘濃度顯著升高;鎘脅迫下由于生物量的降低,使得甜高粱對鎘的富集效率下降,具體為整株富集量與富集效率伴隨脅迫濃度的增加而降低。施加鈣能夠減少甜高粱地下部的鎘濃度,顯著增加植株對鎘的富集量。綜上所述,鎘脅迫抑制甜高粱種子的萌發(fā)和幼苗的生長。鎘脅迫下甜高粱幼苗通過調(diào)節(jié)其抗氧化保護酶的活性以減輕脅迫下活性氧對植株造成的傷害;鎘脅迫降低甜高粱幼苗葉片的葉綠素含量,使其光合作用下降從而抑制了幼苗的生長。鎘脅迫下甜高粱植株的鎘含量顯著增加。外源鈣不能緩解鎘對甜高粱種子萌發(fā)的抑制作用,但能緩解鎘對幼苗抗氧化活性的誘導,減輕對光合系統(tǒng)的傷害,降低地下部的鎘濃度,以維持正常生長,增加植株富集量,其中增施3.0×10~-33 mol/L的鈣效果最為明顯。
【圖文】：

率作為種子品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，反映了種子在受脅迫時發(fā)芽的多少。研究發(fā)現(xiàn)，隨著鎘的增加，發(fā)芽率呈先上升后下降的趨勢，在輕度(T1)鎘脅迫下達到最大值(94.29%)，與對89.21%)相比較高，但二者無顯著性差異(p>0.05)；T3、T4脅迫下發(fā)芽率較低，分別為 79.37%5.24%，較對照組均有顯著性差異(p<0.05)。發(fā)芽勢則在一定程度上可以反應種子發(fā)芽的速度和齊整度[69]。研究表明，甜高粱的發(fā)芽勢脅迫程度的增加呈先上升后下降的趨勢，在 T1脅迫下達到最高點(94.17%)，與對照相比(89.72高但無顯著性差異(p>0.05）；發(fā)芽勢于 T4脅迫下降至最低(76.67%)，與對照相比差異顯<0.05)。種子活力指數(shù)也是評價種子發(fā)芽能力的重要指標，由圖 1-1 可以看出，隨著脅迫程度的增子活力呈下降的趨勢，T1、T2、T3、T4處理下活力指數(shù)分別為 353.31、286.35、200.34、151.對照組(489.75)相比，均差異顯著(p<0.05)。發(fā)芽指數(shù)作為種子萌發(fā)的綜合性指標，能夠全面的反應種子的品質(zhì)及發(fā)芽狀況。研究指出高粱的發(fā)芽指數(shù)伴隨脅迫程度的增加呈先上升后下降的趨勢，于 T1處理下下達到最大73.20)，與對照相比(69.43)較高但無顯著性差異(p>0.05)；重度鎘脅迫下(T4)最低（58.72%），照相比差異顯著(p<0.05)。

北方民族大學 2019 屆碩士學位論文 第二章 鎘脅迫對甜高粱種子萌發(fā)特性及幼苗生理生化特性的影響2.2.2 鎘脅迫對抗氧化酶活性的影響由圖 1-2 可知，鎘脅迫下甜高粱幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的響應不同。SOD 活性隨鎘濃度升高呈先上升后下降的趨勢，且隨著脅迫時間的延長處理組顯著高于對照(P<0.05)。POD 活性在處理第 3、11 天隨鎘濃度升高呈上升的趨勢，而在第 7 天呈先上升后下降的趨勢；脅迫期間 T1處理與對照差異不顯著，而 T2、T3、T4處理與對照差異顯著(P<0.05)。CAT 活性隨鎘濃度升高呈下降的趨勢，且伴隨脅迫時間的延長處理組顯著低于對照(P<0.05)。APX 活性在脅迫第 3 天隨著鎘濃度升高呈先下降后上升再下降的趨勢，處理組與對照無顯著性差異；在脅迫第 7 天隨著鎘濃度升高呈先下降后上升的趨勢，，T1和 T2處理較對照差異顯著(P<0.05)；在脅迫的第 11 天隨著鎘濃度升高呈下降的趨勢，各處理組與對照組均有顯著性差異(P<0.05)。
【學位授予單位】：北方民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S566.5

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本文編號：2675747