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包明陈112010326002210外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米


单位代码 学

10635

号 112010326002210

硕士学位论文
外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米 生长和生理指标的效应
论文作者:包明陈 指导教师:王龙昌 教授 学科专业:作物栽培学与耕作学 研究方向:高效农业 提交论文日期:2013 年 5 月 日 论文答辩日期:2013 年 5 月 日 学位授予单位:西南大学

中 国 ? 重 庆 2013 年 5 月

Southwest University Master's degree Dissertation

Mitigation effects of exogenous ascorbic acid on cadmium, salt, drought stress in corn

Candidate: Bao Mingchen Supervisor: Prof. Wang Longchang Major: Crop cultivation and Farming Science Field: High-Efficiency Agriculture

Chongqing, China May, 2013

独创性声明
学位论文题目:外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米生长和生理 指标的效应

本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中 引用他人已经发表或出版过的研究成果,文中已加了标注。

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学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日

导师签名: 签字日期: 年 月 日

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目 录
摘 要............................................................................................... 错误!未定义书签。 ABSTRACT ............................................................................................................... .....IV 第一章 文献综述........................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 镉胁迫对植物生长的影响 ................................................... 错误!未定义书签。 1.2 干旱胁迫对植物生长的影响 ................................................................................. 9 1.3 盐胁迫对植物生长的影响 ................................................... 错误!未定义书签。 1.4 抗坏血酸发现与价值 ........................................................... 错误!未定义书签。 1.4.1 参与植物细胞内活性氧的清除 ................................................................... 10 1.4.2 参与植物细胞生长发育的调节 ................................................................... 11 1.5 抗坏血酸对植物逆境胁迫的机制 ....................................... 错误!未定义书签。 1.5.1 水分胁迫......................................................................... 错误!未定义书签。 1.5.2 金属胁迫......................................................................................................... 11 1.5.3 NaCl 胁迫 ....................................................................... 错误!未定义书签。 1.5.4 其他种类的胁迫............................................................. 错误!未定义书签。 1.6 外源抗坏血酸在植物抗逆境中的作用 ............................... 错误!未定义书签。 1.6.1 抗水分胁迫.................................................................................................... 12 1.6.2 抗金属元素胁迫…........................................................................................12 1.7 外源抗坏血酸的应用进展……………………………………………………….12 第二章 前言................................................................................... 错误!未定义书签。 2.1 本研究的目的意义 .............................................................................................. 14 2.2 主要研究内容 ...................................................................................................... 14 2.3 研究思路和技术路线 .......................................................................................... 14 第三章 材料与方法....................................................................................................... 16 3.1 试验区域概况 ....................................................................................................... 16 3.2 供试品种 ............................................................................................................... 16 3.3 其他试验材料 ....................................................................................................... 16 3.4 试验设计 ............................................................................................................... 16 3.5 试验测定分析方法………………………………………………………………...16 第四章 结果与分析……………………………………………………………….......20 4.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长指标的影响……………20 4.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响………………..22
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4.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响………………..25 4.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米渗透调节物质的影响……………26 4.5 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响………………27 4.6 外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米根、茎、叶、籽粒 Cd2+的影响………………31 第五章 讨论与结论………………………………………………………………………….…32 5.1 讨论……………………………………………………………………………..32 5.1.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长指标的影响………32 5.1.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响……………32 5.1.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响……………33 5.1.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米可溶性蛋白的影响…...........33 5.1.5 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响…………34 5.1.6 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米丙二醛的影响………………36 5.1.7 外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米镉离子(Cd2+)含量的影响….................36 5.2 结论与展望……………………………………………………………………..36 5.2.1 结论……………………………………………………………………...…36 5.2.2 本研究主要特色和展望……………………………………………………36 参考文献……………………………………………………………………………….38 致谢………………………………………………………………………………….....45 发表论文和参加科研项目…………………………………………………………….46

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外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米 生长和生理指标的效应

作物栽培学与耕作学专业 论文作者: 指导老师:

硕士研究生 包明陈 王龙昌 教授

摘 要
镉、盐、干旱胁迫影响玉米的生长,土壤中过量的镉可以在玉米的植株累积, 并可通过直接食用而进入人体,影响人的健康。同时,在盐胁迫和干旱胁迫严重 的地区,对玉米的生长发育和产量造成了严重的影响。 本实验以外源抗坏血酸为材料,研究了其对玉米分别在镉、盐、干旱这三种 胁迫下生长的效应,以期阐明抗坏血酸的缓解效应,同时筛选出最佳的外源抗坏 血酸的缓解浓度,为提高镉、盐、干旱胁迫下玉米生产力提供理论依据和技术支 持。为了研究外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米生长发育的影响,在胁迫 和抗坏血酸处理后,于生育期进行取样,分别研究玉米的株高、叶面积、叶片数、 含水量、光合作用、光合色素等生长发育指标;可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物 歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH-PX)以及 过氧化氢(H2O2)生理生化指标;根、茎、叶、籽粒对镉离子的吸收量。得出以下 结论: (1)50mg/L的Cd2+溶液胁迫、0.1mol/L的NaCl溶液胁迫、干旱胁迫对玉米苗 株造成了明显的伤害。抑制了玉米株高、叶面积、叶片含水量及叶片数等生长形 态指标的生长,同时抑制了玉米光合速率、光合色素、以及SOD、POD、CAT酶 的活性,可溶性蛋白显著降低,丙二醛含量显著升高。 (2)叶面喷施0.5mmol/L的外源抗坏血酸溶液,对与50mg/L的Cd2+胁迫有很 好的缓解效果;叶面喷施0.3mmol/L的外源抗坏血酸溶液,对0.1mol/L的NaCl胁迫 和干旱胁迫有很好的缓解效果。玉米叶面积、叶片含水量、叶片数、叶绿素、可 溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT酶活性显著增加,MDA和Cd2+在根茎叶籽粒中 的含量降低,有效缓解了胁迫,净光合速率和蒸腾速率显著升高,胞间 CO2浓度 显著降低。表明,一定量抗坏血酸对缓解镉盐、干旱胁迫下玉米生长的伤害具有
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积极作用。 (3)喷施外源抗坏血酸对改善Cd、NaCl、干旱胁迫下玉米的生长发育有着 很好的作用,并且用量较少,具有很大的应用和开发价值。 关键词:镉 盐 干旱 外源抗坏血酸 玉米

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Mitigation effects of exogenous ascorbic acid on cadmium, salt, drought stress in corn
Master's degree candidate: Bao Ming-Chen Supervisor: Prof. Wang Long-chang

Abstract
Cadmium, salt and drought stresses affect the growth of corn under excess of cadmium, and can enter the body by direct consumption, thus affecting people's health.In areas with saline and drought stresses, the growth and development of corn is seriously impacted, the yield is also affected directly. This study outside source of ascorbic acid for the material, and study its impact on the growth of maize under cadmium, salt and drought stress, in order to clarify the mitigation effect of ascorbic acid, and filter out the best mitigation concentration and method of application,Ultimately provide a theoretical basis and technical support to improve the cadmium, salt and drought stress on corn production.Stress corn growth and development of exogenous ascorbic acid on cadmium salt, drought stress and ascorbic acid treatment, the growth period, multi-point sampling, to study the physiological indicators of corn.Studied corn plant height, leaf area, number of leaves, water content, photosynthesis, photosynthetic pigments and other indicators of growth and development; soluble proteins, MDA, superoxide SOD, POD,hydrogen peroxide CAT, GSH-PX and H2O2 physiological and biochemical indicators; roots, stems, leaves, grain cadmium uptake.The following conclusions: 1. 50mg / L Cd2 + solution stress, 0.1 mol / L NaCl solution stress, drought stress on corn recruits and caused significant damage. Inhibit the growth of the corn plant height, leaf area, leaf water content and leaf number of indicators of the growth morphology, while suppressing corn photosynthetic rate, photosynthetic pigments, as well as the activities of SOD, POD, CAT activity of the enzyme, soluble protein significantly decreased malondialdehyde was significantly increased. 2. 0.5mmol / L outer source ascorbic acid solution to the corn leaf surface spraying, 50mg / L Cd
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stress have good mitigation effects 0.3mmol / L exogenous ascorbic acid solution, spraying

the corn leaf surface,0.1 mol / L of NaCl stress and drought stress good mitigation effect, a significant increase in corn leaf area, leaf water content, leaf number, chlorophyll, SOD, POD, CAT activity of soluble protein content, MDA content and Cd2 +decreased in the roots, stems and leaves grain, effectively alleviate the stress caused by the electron transfer blocked and PSll of the reaction center activity decline, thereby inhibiting photosynthesis of maize decline significantly higher net photosynthetic rate and transpiration rate, intercellular CO2 concentration significantlyreduced.
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Show that a certain amount of ascorbic acid cadmium salt mitigation, injury maize growth under drought stress have a positive effect. 3. Spraying of ascorbic acid to improve the cadmium, salt, drought stress under maize agronomic traits and the growth of the state have a good effect, and the small amount of relatively low cost, great value.

Keywords: cadmium, salt, drought, exogenous ascorbic acid, corn

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第一章 文献综述
1.1 镉胁迫对植物生长的影响
镉(Cd)是一种非必需生命元素。采矿,冶炼等行业造成环境镉污染,近年 来,随着中国的工业的快速发展,土壤中镉的污染已经成为很多地区面临环境污 染的主要形式。 2003年的统计显示, 中国大约有1.3× 104hm2 耕地受到镉的污染, 涉及11个省市25个地区(杜应琼等,2003) 。植物可以吸收镉,导致农业残余物进 入食物链,通过土壤-作物系统,危害生物的健康。 镉进入植物体内,并累积到一定程度,会破坏导致植物对氧化应激生物细胞 膜的结构和功能,叶绿素,糖和蛋白质的合成被阻断,营养失调,抑制光合作用 和呼吸作用的过程,酶的活性降低(张金彪和黄维南,2000;孙光闻等,2007) 以及其他的生理和代谢紊乱(Andrei A B等,2003) ,最终导致植物生长量的下降。

1.2 干旱胁迫对植物生长的影响
干旱胁迫是植物经常遭受的逆境胁迫之一。干旱对农作物的产量影响极大, 严重干旱的年份有时会造成某些地区的农作物颗粒无收(Campos H,2004) ,干旱 损害植物光合作用和生理代谢(许大全,2002;Bai L P,2006) ,导致植物发育不 良,降低叶绿素含量,光合作用下降(Ielsen D C,2009;葛体达,2005) 。许多 研究表明,干旱胁迫对玉米植株叶片光合作用密切相关(郑盛华,2006;蒋高明, 2004;Efeoglu B等,2009) 。干旱胁迫下,植物各种正常的生理、生化功能也遭到 破坏,植物生长显著放缓,细胞膜被破坏,细胞膜的通透性增加,同时降低细胞 膜的稳定性。逆境胁迫衰老过程,丙二醛(MDA)含量的增加,细胞内活性氧代 谢的平衡被破坏,加剧了细胞膜的损害;植物水分缺乏,也导致了叶绿素的合成 受阻,叶片上出现黄色,严重者甚至枯萎病;干旱会使植物鲜重和含水量降低, 根冠比增加,从而影响植物的生理参数(萧浪涛和王三根,2005) 。

1.3 盐胁迫对植物生长的影响
土壤盐碱化是人类面临的日益威胁着赖以生存的有限土地资源的危机之一。 盐胁迫对农业生产的影响,已成为一个世界性最重要的环境压力因素。如何提高 植物的耐盐性,盐渍土的生物治理和开发是农业发展的一个重要问题。因此,了 解盐胁迫的机制,盐胁迫下植物的生理生化变化,探讨盐胁迫机制的机理和方法 来提高植物抗盐性,具有重要的理论意义(李影丽,2008)。近年来,温室、大棚生 产的发展越来越快,土壤盐渍化程度不断增加,产量逐渐下降,已成为国内外设 施栽培中常见的问题。提高植物耐盐性是减少土壤盐渍化的危险一个重要的措施 (李青峰,2010) 。 盐胁迫可以通过抑制光合作用直接影响植物的生长,同时且盐胁迫的浓度越

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大、盐胁迫作用时间越长越明显(Bethke PC和Drew MC,1992;Walker RR等, 1993;Wolf DJ,1992;Munns R,1993;Sultana N等,1999) ,但盐胁迫下的植物 光合作用下降的原因尚未形成一个统一的认识(朱新广和张其德,1999) 。氯化钠 抑制光合作用,一般认为可能有三个原因: (1)渗透胁迫,盐胁迫渗透胁迫所造 成,导致水势和气孔导度下降(Sibole JV等,1998) ,从而限制了CO2进入光合反 应的场所,抑制了自身的光合作用。 (2)可溶性糖积累引起的反馈抑制。盐胁 迫对植物生长的抑制,从而使可溶性糖含量在植物的叶片中升高,反馈性抑制光 合作用(Munns R,1993) 。 (3)离子伤害:包括离子积累(Walker RR等,1993) 和离子应力(朱新广和张其德,1999)造成的损坏。 渗透胁迫是NaCl胁迫抑制植物光合作用的原因之一,盐胁迫引起叶片细胞的 水势降低, 植物处于自身保护缩小气孔, 气孔导度的减小限制了CO2进入光合反应 的场所,抑制了自身的光合作用。渗透调节是植物适应胁迫的最有效的措施,它 可以使植物避免脱水,在水分胁迫条件下,维持一定量的膨压,以维持细胞的生 长、气孔开放和光合作用等生理过程促进植物生长(Ott JC等,1999) 。

1.4 抗坏血酸的发现与价值
抗坏血酸,俗称维生素C,始发现于1911年,是人体必须的一种营养类物质。 英国航海家詹姆斯· 柯克证明,含有维生素C的水果和蔬菜,甚至一些含有维C的杂 草都能有效预防坏血病。1920年,英国生物化学家Jack Drew把这种人体必须的营 养物质物质命名为维生素C。1928年,己糖醛酸,一种还原性的酸被美国生物化学 家森特哲尔吉发现并分离出来,他研究发现,1932年以前发现的是活性物质抗坏 血酸,一个人每天的饮食中必须要含有维生素C。1933年,英国科学家研究出了维 生素C的化学结构。当时由于科学技术不发达,人们只发现了维生素C对治疗坏血 病的疗效,现在人们发现,其实维生素C具有多种功能,在人类健康和植物生长发 育和代谢的相关方面起着很重要的价值意义。特别是近年来,由于抗坏血酸的普 遍存在和容易获取,抗坏血酸在植物抗逆性中的研究成果,已被越来越多的关注。 1.4.1 参与植物细胞内活性氧的清除 抗坏血酸在通过AsA-GSH循环在Ros清除反应中起了很重要的中间介质的作 用;在AsA-GSH循环中,抗坏血酸过氧化物酶利用抗坏血酸做特效的电子供体从 而减少了多余的水和氧离子,同时抗坏血酸自身被氧化成DHA并通过非酶促方式 进行还原,从而构成AsA -GSH循环(Shigeoka,2002) 。抗坏血酸过氧化物酶,抗 坏血酸和谷胱甘肽是AsA-GSH循环的重要组成部分(Marie Garmier,2002) 。 1.4.2 参与植物细胞生长发育的调节 研究发现,植物细胞的增殖和伸长都一定程度的存在AsA和AsA氧化酶的参

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与,因此抗坏血酸对植物的生长发育有很重要的意义(Del Carmen等,1996) 。 植物体内抗坏血酸合成的中间产物也成为细胞壁合成的中间产物,例如铁-二 氧化物酶的辅酶(Arrigoni O,1994;Conklin P L等,1996) 。除了影响细胞伸长 外,抗坏血酸对植物细胞的分裂和分化也有一定程度的影响。研究发现,玉米根 静止期细胞含有很多的AmRNA、蛋白质,同时酶活性也处于比较高的水平(Kerk N M和Feldman L J,1995) 。抗坏血酸是草酸生物合成的底物,通过提高钙离子的 还原性而影响细胞壁的增值伸长(Davey M W等,2000) 。除此之外,抗坏血酸还 参与了植物细胞氧化还原反应平衡性的调节。

1.5抗坏血酸对植物逆境胁迫的机制
研究表明逆境胁迫促使细胞内活性氧水平增加,当活性氧积累过多时,又会 导致氧化胁迫(Malliek N和Mohn F H,2000) 。当叶绿体内的活性氧积累过多时, 若清除不及时,就会严重影响植物的光合作用,进一步影响植物的生长、发育。 叶片中的AsA含量比叶绿素的含量要高, 抗坏血酸的浓度可以达50mmol/L叶绿体。 超过10%的可溶性碳水化合物的抗坏血酸,是最重要的抗氧化剂。不同胁迫条件 下的植物物种不同,植物抗坏血酸的反应也不同。 1.5.1 水分胁迫 干旱胁迫是植物遭受外界所有胁迫中最易受到的胁迫影响(Riceardi F等, 1998) ,干旱胁迫对于植物的形态、发育、代谢以及各方面的生理调节都会产生负 面影响(Gamboa A等,1991) 。植物体内抗氧化剂含量的多少以及抗氧化剂含量 的变化也与水分胁迫有不同程度的关联。在植物能够生长发育的条件下,植物也 会根据自身的一些调整来适应一些不太严重的水分胁迫。 目前,AsA含量水平的降低作为高等植物抗氧化能力的标志,也作为一个很 好的抗旱指数。在干旱胁迫条件下,耐旱性品种比不耐旱品种具有较高的保护酶 活性和抗氧化剂含量,同时其自身的抗氧化胁迫能力更强(De Longo O T等, 1993) 。王娟等在玉米根系的研究也得到相同的结果(王娟和李德全,2002) 。不 同作物在水分胁迫下的抗坏血酸含量变化也不相同,高粱在水分胁迫下AsA含量 升高, 这与APX活性下降, 抗坏血酸取代APX清除过氧化氢有关 (Zhang J和Kirkham M B,1996) 。 1.5.2 金属元素胁迫 一般来说,重金属能生成ROS促使植物体内氧化胁迫的产生(Cho UH和Park JO,2000) ,从而导致细胞膜脂质过氧化,造成蛋白质、色素、酶等氧化损伤,最 终致使植物死亡(Maleeka A,2001) 。在二价锌离子胁迫下植物体内的AsA-GSH 循环受到严重的影响,抗坏血酸和谷胱甘肽含量上升,抗坏血酸过氧化物酶先上 升后下降(Ding H D等,2005) 。

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植物体内的重金属会产生氧化胁迫,但对于某些金属,他们都是植物生长所 必须的,抗坏血酸随着植物体内金属元素含量的增加或减少也会相应的出现升高 或降低的趋势。研究发现,植物体内的锰过量时会对作物吸收铁产生阻碍作用, 叶片会出现斑点,幼叶会发生卷曲(师进霖和纳玲洁,2007) 。 1.5.3 NaCl胁迫 NaCl胁迫使植物的渗透压发生改变产生渗透胁迫,同时Na离子也对植物产生 了离子毒害,植物的生长受到明显抑制,叶片出现老化,细胞器和内部的生理组 织发生病变(Beeana M和Moran J F,1998) 。研究发现,盐胁迫下高等植物不同部 位中抗坏血酸的含量也不同,康香百合的叶片中抗坏血酸含量就明显低于根系中 抗坏血酸的含量(华智锐等,2007) 。同一种植物的不同品种,对NaCl胁迫的下自 身体内的AsA变化也不相同。NaCl胁迫可引起水稻、小麦、番茄等作物植株体内 的抗坏血酸含量降低(朱晓军等,2005) 。 1.5.4 其他种类的胁迫 植物的生长受环境的制约,随着环境问题越来越严重,在上述胁迫外,还有 很多其他的胁迫也被研究的越来越多。 由于冰箱的大量普及以及工业生产中产生的氯氟烃类对大气臭氧层的破坏, 使得紫外辐射强度变大,导致很多植物生长发育发生一系列不可逆的变化。辐射 使小麦叶片抗坏血酸和谷胱甘肽的含量上升,但当超过一定辐射强度的较强辐射 时,小麦叶片抗坏血酸和谷胱甘肽的含量又急剧下降(陈拓和王勋陵,1999) ,野 生型大麦在辐射下,抗坏血酸过氧化物酶活性增加(Mazza C.A等,1999) 。 SO2污染下的蚕豆叶片抗坏血酸含量下降,AsA含量可作为监测大气SO2污染 的指标之一(陈小勇和宋永昌,1994) 。

1.6 外源抗坏血酸在植物抗逆境中的作用
正是由于抗坏血酸具有特殊的生理功能,很多研究开始着重在抗坏血酸对于 植物在逆境胁迫下的缓解机制,从而找出缓解胁迫的方法,例如外源AsA可提高 番茄幼苗对盐胁迫耐性(Abed Shalata,2001) ,可保护大麦和水稻叶片免受臭氧 伤害,延缓燕麦叶段及苹果离体叶片的衰老(马春花,2006) 。重金属毒害的缓解 与抗坏血酸浓度关联紧密,只有找到最合适的AsA浓度才能起到最佳的缓解作用。 1.6.1 抗水分胁迫 外源AsA可以抑制叶片水分胁迫对光合损伤,可能是因为它可以与氧和活性 氧自由基代谢反应,防止脱水条件导致的光合膜结构损伤和功能紊乱,从而提高 植物的抗逆性,减轻损伤程度。经AsA预处理可提高月季(Ros hinensis)切花中APX 活性和AsA含量,降低电解质渗漏速率,以提高切花失水胁迫耐性,最终改善花 朵的开放状况(金基石等,2006) 。

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抗坏血酸预处理可延缓干旱胁迫时叶绿素的降解,提高叶绿素含量,维持较 高的光系统活性与Pn(曹慧等,2003) ,缓解光合作用的光抑制,使叶片O2-生成 速率降低, CAT和APX活性升高, 导致H2O2含量下降, 膜脂过氧化受到抑制, MDA 含量降低,同时还对胁迫引起的DNA损伤呈现出减轻效果(冯玉龙等,2004) 。 1.6.2 抗重金属元素胁迫 在黑藻上研究,适宜浓度的AsA可抑制福胁迫导致的抗氧化系统受损,降低 活性氧生成速率,有效缓解锅毒,但过高浓度的AsA表现出与锅的协同伤害作用 (许丙军等,2006) 。抗坏血酸可以清除自由基,恢复膜酶,DNA的功能,导致蛋 白合成的增加,并产生新的抗性蛋白,从而起到排毒作用(Hidalgo J,1985) 。

1.7 外源抗坏血酸的应用进展
抗坏血酸(AsA)是植物体内一种重要的小分子抗氧化物, 它可以在抗坏血酸过 氧化物酶(APX)的催化作用下或本身直接与H2O2反应,在被氧化成脱氢抗坏血酸 (DHA)的同时,将H2O2还原为H2O,从而减轻由此导致的氧化胁迫伤害。 由于抗坏血酸的特殊生理功能,很多学者己开始研究用其来缓解植物各种逆 境胁迫,并取得了一些效果。王文翰(1998)和莫庸等(1994)研究发现外源抗坏血酸 可延缓小麦的衰老,提高小麦产量。黄文敏等(2006)发现,适当浓度的外源抗坏血 酸可促进烟草细胞分裂生长,维持细胞抗氧化功能,从而延缓细胞衰老。

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第二章 前言
2.1 本研究的目的意义
玉米是目前世界上产量最高的粮食作物,在农业生产和日常生活中具有很广 泛的用途。中国自古以来就是农业大国,是世界上第2大玉米生产国和消费国,仅 次于美国。因此认清中国当前的玉米产业形势,从根本源头上采取一系列的措施 促进玉米产业又快又好的发展,实现玉米生产跨越式发展,对国民经济、农民收 入和国家的长远发展有着重大的意义。 随着工业经济的发展,玉米的生长受到来自外界环境的严重影响,土壤中过 量的镉可以在玉米的植株累积,并可通过直接食用而进入人体,影响人的健康。 同时在盐胁迫和干旱胁迫严重的地区,玉米的生长发育也受到了严重的影响,最 终影响到了玉米的产量。 本研究以抗坏血酸为基础,研究了抗坏血酸对玉米在Cd、NaCl、干旱胁迫下 生长发育的影响,研究抗坏血酸的缓解效应,从而筛选出最佳的缓解浓度,最终为 提高Cd、NaCl、干旱胁迫下的玉米生产力提供理论依据和技术支持。

2.2主要研究内容
本研究的主要内容有: 1)外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长的影响,主要研究玉米 的株高、叶面积、叶片含水量和叶片数。 2)外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响,研究玉米的净 光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度。 3)外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响,主要研究玉米 的叶绿素 a、叶绿素 b 和叶绿素 a+b。 4)外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米渗透调节的影响,主要研究玉米 可溶性蛋白含量的变化。 5)外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响,主要研究玉 米的谷胱甘肽过氧化物酶 (GSH-PX)、 过氧化氢 (H2O2) 、 超氧化物歧化酶 (SOD)、 过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT) 。 6)外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米镉离子(Cd2+)含量的影响,主要研究玉米 的根、茎、叶和籽粒中镉离子(Cd2+)的含量。

2.3 研究思路和技术路线
为了研究外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米生长发育的影响,在胁迫 和抗坏血酸处理后,于生育期进行取样,分别研究玉米的株高、叶面积、叶片数、 含水量、光合作用、光合色素等生长发育指标;可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物

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歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH-PX)以及 过氧化氢(H2O2)生理生化指标;根、茎、叶、籽粒对镉离子的吸收量。分析比较 各种结果数据得出结论。 研究的技术路线见图 1-1
确立研究目标

资料收集

制定研究方案

实验设计

对照组

50mg/L 的 Cd2+溶液处理

0.1mol/L 的 NaCl

干旱处理

抗坏血酸(AsA)处理

不喷施 AsA

0.1mmol/LAsA 处理

0.3mmol/LAsA 处理

0.5mmol/LAsA 处理

各个处理生理指标的测定

结果分析比较

得出结论 图 1-1 本研究技术路线

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第三章
3.1 试验区域概况

材料与方法

本试验于 2012 年 3 月到 9 月在重庆市北碚区西南大学农业部生物技术与作物 品质改良重点开放实验室和西南大学网室中进行。该试验区位于北纬 29° 49′ 32″, 东经 106° 26′ 02″,海拔 220m。 3.1.2 试验材料 3.2 供试品种 抗坏血酸对重金属镉、盐、干旱胁迫下玉米生长的生理生化机制的研究,所 选用的玉米品种为“润农 35”和“万单”杂交种,属早熟品种,生长期 120d 左 右,为当地适宜品种。 3.3 其他试验材料 实验容器统一选购为直径 30 cm, 高 60cm 的塑料盆。试验过程中,盆钵装的 土来源于正常农田,含有玉米生长所必须的各种营养物质,抗坏血酸为分析纯。 镉源为分析纯硫酸镉。 3.4 试验设计 选取大小一致且饱满的润农35和万单杂交种用去离子水冲洗消毒后放于铺有 3层无菌滤纸的培养皿中(直径12 cm), 每天加适量双蒸水以保证玉米种子的正常萌 发。待种子萌发后选取长势一致的萌发玉米移栽于网室盆中。盆栽实验采用三因 素设计,重复3次,每个处理12盆,每个品种6盆。供试玉米每盆播种5株,等到第 3片叶完全展开,再定株到每盆3株。 每个品种分为4组实验,每组实验设计4个处理: (1)50mg/L的Cd2+溶液处理, 2组重复; (2)0.1mol/L的NaCl溶液处理,2组重复; (3)干旱处理(控制盆栽土 壤相对含水量在40%左右) ,2组重复(每天取样测定盆栽土壤的相对含水量) ; (4) 对照组(保持盆栽土壤相对含水量在70%左右) ,2组重复。第一组实验只进行上 述胁迫处理; 另三组实验为在上述胁迫的同时, 叶面分别喷施0.1mmol/L AsA(T1)、 0.3mmol/L AsA (T2)、0.5mmol/L AsA(T3);持续1个月。保证其整个生育期管理 水平均一致。 3.5 试验测定分析方法 3.5.1 株高测定 玉米株高测定在抗坏血酸处理后的一周进行,用直尺测量从地上部的基部开 始到最高点位置的高度,每个处理测定20株,每个品种测定10株。 3.5.2叶片数测定
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玉米叶片数测定在抗坏血酸处理后的一周进行,每个处理选取20株测定,数 玉米植株所有的叶片数。 3.5.3 叶面积测定 叶面积测定使用美国产的LI-3100叶面积仪测定,于播种后50d进行。每个处 理选取植株顶端第3片完全展开叶30片叶子测定。 3.5.4 叶片含水量的测定 将新鲜的玉米叶片立即称取鲜重,同时装入洁净干燥的称量瓶,然后放入烘 箱,100℃ 下烘烤8小时,再取出称取叶片干重。 玉米叶片相对含水量计算公式: RWC=(鲜重—干重)/鲜重×100% 3.5.5 光合指标的测定 用LI-6400便携式光合作用测量系统(美国,Li-Cor公司),于早晨9:00-11:00 之间开始,每个处理选取30株测定,测定上三叶玉米植株最上部充分展开的叶片 的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度(Ci)。 每次测定时各项仪器指标设置一致,光照强度为1000 μ mol ·m- 2 ·s– 1,CO2 浓 度为380 μ mol CO2·mol – 1。 3.5.6 叶绿素含量测定 根据张志良主编的《植物生理学实验指导》中叶绿素含量的测定方法来测定 (张志良,1990)。 3.5.7 丙二醛含量的测定 根据白宝璋(1995)主编《植物生理生化技术》中利用分光光度计来测定。 3.5.8 可溶性蛋白的测定 准确称取0.5g新鲜玉米叶片,液氮研磨后,用50mmol/L的磷酸缓冲液清洗定 容至10ml, 然后在4℃11000r/min离心20min。 取上清液分装测定可溶性蛋白和POD (李合生,2006) 。 可溶性蛋白的测定用考马斯亮蓝(G250)染色法(Bradford,1976) ,吸取50ul 上清液于10ml的离心管中,在加入950ul蒸馏水和5ml考马斯亮蓝。用涡旋振荡器 混匀,5min显色后在595nm波长处测定吸光值。对照用1ml蒸馏水,加5ml考马斯 亮蓝。然后用可溶性蛋白标准曲线求出其含量。 可溶性蛋白的标准曲线用标准牛血清制作,方法如下: 取16支离心管,分别编号。0号管为对照,编号0-5重复三次,按下表4-1配制, 每管含量为0-100μ g 的牛血清蛋白标准液。
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表4-1 牛血清蛋白标准曲线的配置
Table 4-1 The configuration of bovine serum albumin standard curve.
管 试剂 Reagent 0 100μg·ml
-1

号 2 0.4 0.6 5 40

No. of tube 3 0.6 0.4 5 60 4 0.8 0.2 5 80 5 1.0 0 5 100

1 0.2 0.8 5 20

牛血清蛋白标准液(ml)


The fluid 100μg·ml 1bovine serum albumin standard Tris 缓冲液(ml)Buffer of Tris 考马斯亮蓝溶液(ml)The fluid of coomassie blue 每管牛血清蛋白含量(μg)

0 1 5 0

The contents of bovine serum albumin in each tube

以0号管为空白对照,在595nm波长处测定其吸光值,以牛血清蛋白含量为横 坐标,吸光度值为纵坐标,用来绘制标准曲线。 3.5.9 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定 SOD活性的测定由南京建成生物有限公司提供的试剂盒来测定。 3.5.10 POD的活性测定 POD的活性测定运用愈创木酚法(Amako,1994) 3.5.11 CAT活性测定 CAT活性的测定用由南京建成生物有限公司的试剂盒来测定。 3.5.12 过氧化氢(H2O2)含量测定 过氧化氢含量的测定用由南京建成生物有限公司的试剂盒来测定。过氧化氢 H2O2可以与钼酸作用生成一种络合物在405nm处测定其生成量可以计算出H2O2的 量。 3.5.13 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性测定 谷胱甘肽过氧化物酶测定运用试剂盒测定,试剂盒由南京建成生物有限公司 提供。其原理为:谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)可以促进过氧化氢(H2O2)与还 原型谷胱甘肽(GSH)反应生成H2O及氧化型谷胱甘肽(GSSG),谷胱甘肽过氧化 物酶的活力可用其酶促反应的速度来表示,测定此酶促反应中还原型谷胱甘肽的 消耗,即可求出酶的活力。 3.5.14 镉离子(Cd2+)含量的测定 镉离子含量采用原子吸收分光光度法测定。准确称取粉末样品1g装入50mL锥
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形瓶中,加入混酸(硝酸:高氯酸=3:1)15mL,静置过夜。然后于电热板上适 当温度下加热硝化,直至液体澄清(未澄清者继续加入适量混酸,直到澄清) ,最 后转入25mL容量瓶中用1%硝酸定容。镉离子含量运用TA5-990型原子吸收分光光 度计来测定。 3.5.15 数据分析 本实验的整个计算和统计过程均在EXCEL和SPSS软件系统下完成。 原始数据 的处理以及图表的生成用EXCEL软件系统处理,方差分析以及回归分析运用SPSS 统计软件系统完成。

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第四章

结果与分析

4.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长指标的影响
外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米生长的影响,从株高、叶片数、叶 面积和叶片含水量几个方面来研究,各个处理各项指标,在 5 %和 1%的水平下进 行比较。 4.1.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米株高的影响
表 4-1a 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下株高的影响(cm) Table 4-1a Effects of L-Ascorbic acid on height of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处 理 T0 T1 T2 T3 CK 184.15aA 183.33aA 185.09aA 183.21aA Cd 158.11bA 159.41abA 159.58abA 162.32aA 润农 35 NaCl 170.07aA 170.28aA 173.11aA 173.05aA 干旱 140.3aA 141.29aA 143.1aA 142.71aA CK 186.22aA 185.14aA 187.31aA 186.19aA Cd 130.14bA 132.22abA 136.08aA 136.5aA 万单 13 NaCl 177.21aA 176.49aA 179.62aA 179.62aA 干旱 157.06abA 157.11abA 159.12aA 155.07bA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

株高是作物反映自身生长情况的重要指标, 同时也是前期物质积累的重要衡 量标准。由表 4-1a 中可以看出,在经过外源抗坏血酸处理后玉米株高增加并不明 显,在 T3 处理下甚至还有下降趋势。就玉米品种润农 35 而言,CK 组各个处理之 间均无显著差异,Cd 胁迫下 T3 处理的株高显著高于 T0 处理,相比升高了 2.7%, T0、T1 与 T2 之间无显著差异,NaCl 和干旱胁迫下各个处理之间均无显著差异; 就万单杂交种,CK 组各个处理之间无显著差异,Cd 胁迫下 T0 的株高显著低于 T2、T3,T1 和 T0 差异不显著,T2 和 T3 无显著差异,干旱胁迫下 T3 处理的株 高显著低于 T2,而 T0、T1 和 T2 之间差异不显著。 4.1.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶片数的影响
表 4-1b 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶片数的影响

处理 T0 T1 T2

润农 35 CK 22.91abA 21.30bA 23.11abA Cd 16.45bAB 16.21bAB 16.11bAB NaCl 16.67aA 16.59aA 17.23aA 干旱 12.18bB 12.28bB 15.40aA CK 26.26aA 25.79aA 25.66aA

万单 13 Cd 15.32cC 16.51bB 15.59cC NaCl 16.22aA 16.16aA 18.67aA 干旱 13.12bB 14.44bB 16.68aA

20

T3

23.25abA

18.09aA

17.77aA

15.22aA

24.90aAB

17.21aA

17.01aA

16.70aA

Table 4-1a Effects of L-Ascorbic acid on leaf number of corn under Cd, NaCl and drought stresses 注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

绿色植物叶片数的多少直接影响植物的营养生长和后期产量的积累,同时叶 片也是植物进行光合作用、气体交换、水热交换和物质积累的重要场地。试验中 所测的玉米单株的叶片数,是指玉米复叶的数目。 由表 4-1b 可以发现,玉米植株在镉、盐、干旱胁迫下叶片数都呈减少趋势, 干旱胁迫下叶片数减少的最明显。润农 35 和万单杂交种在 CK 组和 NaCl 胁迫下 经过 T1、T2、T3 处理后的叶片数与 T0 相比均无显著性差异;在干旱胁迫下,两 个品种经过外源抗坏血酸处理后的叶片数变化趋势相同,T0、T1 处理的叶片数极 显著小于 T2、T3,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无显著性差异,润农 35 和万单杂交 种 T2 与 T0 相比分别升高了 21.34%、27.13%;在 Cd 胁迫下,对于润农 35 来说, T3 处理下叶片数显著高于 T0、 T1、 T2, T3 处理下叶片数与 T0 相比升高了 9.97%, T0、T1 和 T2 之间无显著差异,对于万单杂交种来说,T1 与 T0、T2、T3 之间达 到极限著水平,T3 与 T0、T1、T2 之间也均达到极限著水平,T0 与 T2 无显著差 异,同时 T3 极显著高于 T1。 4.1.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶面积的影响
4-1c 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶面积的影响(cm2) Table 4-1a Effects of L-Ascorbic acid on leaf area of corn under Cd, NaCl and drought stresses 润农 35 CK 52.35aA 51.22aA 50.55aA 49.15aA Cd 45.55aAB 39.11bC 40.88bBC 48.47aA NaCl 46.21bA 45.22bA 49.22aA 49.01aA 干旱 40.22bB 41.58bAB 45.12aAB 45.12aAB CK 51.25aA 49.21aA 50.88aA 50.11aA Cd 45.18bA 45.22bA 45.95abA 48.13aA 万单 13 NaCl 46.36abA 45.88bA 48.62aA 47.10abA 干旱 39.44bB 40.58bAB 43.98aA 43.10aAB

处理 T0 T1 T2 T3

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

植物叶面积的大小与其自身进行光合作用和吸收散热有关,胁迫状态下(特 别是干旱胁迫)植物通过改变叶片的大小来适应胁迫,所以叶面积是衡量植物对 胁迫适应性的重要指标。 由表 4-1c 可以看出,玉米叶片叶面积在 Cd、盐、干旱胁迫下都呈下降趋势, 其中在干旱胁迫下叶面积变化最明显,润农 35 和万单杂交种叶面积分别减少 30.16%和 29.94%。CK 组两个品种的各个处理之间无显著性差异;对于润农 35 来 说,Cd 胁迫下 T3 显著大于 T0,T1 极显著小于 T0,T2 显著小于,T3 与 T1、T3 与 T2 均达到极显著水平且 T3>T2>T1; NaCl 和干旱胁迫下各个处理之间变化趋势
21

相同,T2、T3 处理的叶面积显著高于 T0、T1,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无显著 性差异,润农 35 在 NaCl 和干旱胁迫下,T2 处理下的叶面积相比于 T0 分别升高 了 6.51%和 10.86%;对于万单杂交种而言,在 Cd 胁迫下 T3 处理的叶面积显著大 于 T1、T2、T3,且 T1、T2、T3 之间差异不显著;在 NaCl 胁迫下 T0、T1 和 T2 之间无显著差异,T2 显著大于 T1;在干旱胁迫下 T0、T1 和 T3 之间无显著性差 异,同时 T2 极显著大于 T0,T2 与 T0 相比增加了 11.51%。 4.1.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶片含水量的影响
4-1d 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶片含水量的影响 Table 4-1a Effects of L-Ascorbic acid on water content of corn under Cd, NaCl and drought stresses 润农 35 CK 92.22abA 91.27abA 90.59bA 93.14aA Cd 80.56bB 81.54bB 81.59bB 89.27aA NaCl 85.28cB 86.21bcAB 89.11aA 88.37abAB 干旱 77.83bcAB 76.59cB 81.57aA 80.28abAB CK 89.70aA 90.11aA 88.69aA 89.58aA Cd 82.14bB 83.11bB 84.22bB 91.11aA 万单 13 NaCl 84.59bA 85.16bA 90.11aA 89.27aA 干旱 79.31aA 80.12aA 84.11aA 83.97aA

处理 T0 T1 T2 T3

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

植物叶片相对含水量是植物组织水分状况的重要指标,对抗旱育种的选择具有 特殊的意义。由表 4-1c 可以看出,就玉米品种润农 35 而言, CK 组的 T2 处理的 含水量显著小于 T3,与其他处理之间均无显著差异,Cd 胁迫下的 T3 处理的含水 量均极显著高于其他各个处理,与 T0 相比升高了 10.81%,NaCl 胁迫下的 T0 处 理的含水量显著小于 T3,极显著小于 T2,干旱胁迫下 T1 处理的含水量显著小于 T3,极显著小于 T2;就万单杂交种而言 CK 胁迫下各个处理之间的含水量无显著 差异, Cd 胁迫下 T3 处理的含水量极显著高于其他处理, 与 T0 相比升高了 10.92%, NaCl 胁迫下 T0、T1 处理的含水量显著小于 T2、T3,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均 无显著性差异,干旱胁迫下各个处理之间均无显著差异。

4.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响
光合作用是绿色植物物质积累的一种重要方式,光合性能在干物质的积累和 产量的构成方面占据主导地位。净光合速率在一定程度上反映光合作用的水平。 气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道,气孔导度表示的是气孔张开的 程度,影响光合作用,呼吸作用及蒸腾作用。胞间二氧化碳浓度反映光合作用的 强弱。蒸腾速率是计量蒸腾作用、衡量作物水分平衡的一项重要生理指标。外源 抗坏血酸在 Cd、NaCl、干旱胁迫下对玉米的净光合速率、气孔导度、胞间 CO2
22

浓度、蒸腾速率的影响见表 4.2a-d。

4.2.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米净光合速率的影响 4-2a 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米净光合速率的影响(μmol m-2 s-1) Table 4-2a Effects of L-Ascorbic acid on net photosynthethetic rate of corn under Cd, NaCl and drought stresses 润农 35 CK 18.39aA 17.92abA 18.55aA 18.74aA Cd 8.84cC 8.90bcBC 9.87bB 13.58aA NaCl 4.58cC 7.44bB 10.21aA 10.32aA 干旱 10.24bcC 11.52cC 15.76aA 13.78bB CK 21.27aA 20.68abAB 22.11aA 21.88aA 万单 13 Cd 9.81cC 9.79cC 14.21bB 19.51aA NaCl 8.78 bB 8.11bB 9.34 aA 9.07 aA 干旱 14.28 bB 14.01 bB 16.02 aA 15.78 aA

处理 T0 T1 T2 T3

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

由表 4.2a 可以看出在胁迫处理下,净光合速率都出现了不同程度的下降。在 CK 组两个品种的净光合速率在各个处理之间无显著差异;对于润农 35 来说,在 Cd 胁迫下,不同浓度 AsA 处理后 T3>T2>T1>T0,T3 与 T0、T1、T2 之间达到极 限著水平,T2 与 T0 之间达到极显著;在 NaCl 胁迫下,T1 处理的净光合速率极 显著高于 T0,T2、T3 处理的净光合速率极显著高于 T2、T0,T2 与 T3 之间无显 著差异; 干旱胁迫下, T2 与 T0、 T1、 T3 之间达到极限著水平, 并且 T2>T3>T1>T0; 对于万单杂交,净光合速率变化趋势与润农 35 大致相同,Cd 胁迫在 T3 处净光合 速率达到最大值,而 NaCl 和干旱胁迫在 T2 出达到最大值。
4.2.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米胞间 CO2 浓度的影响 4-2b 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米胞间 CO2 浓度的影响(μmol mol-1) Table 4-2b Effects of L-Ascorbic acid on CO2 of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 56.33aA 50.63bB 55.27aA 53.31abAB Cd 79.92aA 80.33aA 82.69aA 74.31bB NaCl 88.33aA 86.25aA 80.93bB 86.22aA 干旱 68.58aA 70.36aA 61.34bB 60.23bB CK 78.94 aA 78.11 aA 75.24abAB 76.51 aA 万单 13 Cd 46.95bB 48.32bB 51.21abA 54.23 aA NaCl 68.70aA 69.78aA 60.12bB 65.57abA 干旱 50.49 bB 51.86 bB 49.34 bB 57.13 aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

胞间二氧化碳浓度可以反映光合作用的强弱。由表 4.2b 可以发现,胞间 CO2 浓度变化与净光合速率的变化刚好相反,在胁迫处理下,胞间 CO2 浓度显著升高,
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而在喷施 AsA 处理的胞间二氧化碳浓度又显著降低。在镉胁迫下,两个品种的 CO2 浓度在 T3 处理下达到最小值;而在 NaCl 和干旱胁迫下,两个品种的 CO2 浓 度在 T2 处理下打到最小值。
4.2.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米蒸腾速率的影响 4-2c 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米蒸腾速率的影响(μmol H2O m-2 s-1) Table 4-2c Effects of L-Ascorbic acid on transpiration rate of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 3.02aA 3.09aA 2.98aA 3.11aA Cd 2.29bB 2.21bB 2.31bB 2.87aA NaCl 1.99bB 2.06bB 2.69aA 2.56aA 干旱 2.13bB 2.23bB 2.86aA 2.86aA CK 3.53aA 3.49aAB 3.31bBC 3.22bC Cd 1.73bB 1.68bB 1.73bB 2.51aA 万单 13 NaCl 2.05cB 2.11bcB 2.86aA 2.27bB 干旱 1.65bB 1.68bB 2.43aA 2.39aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

蒸腾速率是指单位时间单位叶面积上所散失的水分的量。 由表 4.2c 可以发现, 在 CK、 Cd 胁迫和干旱胁迫下, 润农 35 和万单杂交的蒸腾速率变化趋势相同, CK 组各个处理之间均无显著性差异;Cd 胁迫下,T3 与 T0、T1、T2 之间达到极显著 差异且 T3>T2>T1>T0,呈逐渐升高的趋势;干旱胁迫下,T2、T3 与 T0、T1 直接 达到极限著水平且 T1 与 T0、T2 与 T3 之间均无显著性差异;在盐胁迫下,润农 35 与干旱胁迫的变化一致,而万单杂交在 T2 达到最大值,T3 与 T2 之间达到极 显著水平且 T2>T3。
4.2.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米气孔导度的影响 4-2d 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下气孔导度的影响(μmol H2Om-2 s-1) Table 4-2d Effects of L-Ascorbic acid on stomatal conductance of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 0.11aA 0.09bB 0.10abAB 0.11aA Cd 0.07bB 0.07bB 0.07bB 0.10aA NaCl 0.08bC 0.08bBC 0.10aA 0.10aAB 干旱 0.06bB 0.05cB 0.09aA 0.09aA CK 0.15aA 0.16aA 0.14aA 0.14aA Cd 0.04cC 0.05cBC 0.06bB 0.10aA 万单 13 NaCl 0.06bC 0.07bBC 0.09aA 0.09aAB 干旱 0.08aA 0.08aA 0.09aA 0.09aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)
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气孔导度表示的是气孔张开的程度,影响光合作用,呼吸作用及蒸腾作用。 由表 4.2d 可以看出,就润农 35 而言,在 Cd 和 NaCl 胁迫下各个处理之间均无显 著性差异;在干旱胁迫下,T2、T3 与 T0、T1 之间达到极限著水平,T2、T3 之间 无显著差异,T1 极显著大于 T0,T2 极显著大于 T1;对于万单杂交来说,C d 胁迫下 T3 处理极显著大于 T0 且达到最大值,NaCl 胁迫下 T2 达到最大值且与 T0 达到极限著水平,干旱胁迫下各处理之间无显著差异。

4.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响
叶绿素是植物进行光合作用的重要色素, 也是植物反映胁迫的一项重要指标。 由表 4-3a-b 可以看出,在 Cd、NaCl、干旱胁迫下,叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量都 出现不同程度的降低。同时在不同浓度的 AsA 处理下叶绿素 a、叶绿素 b 的变化 趋势相同,都呈上升趋势。Cd 胁迫下,T3 处理的叶绿素 a 和叶绿素 b 含量极显著 高于 T0,同时 T0、T1、T2 之间无显著差异;NaCl 和干旱胁迫下,T2、T3 处理 的叶绿素含量与 T0、T1 达到极显著水平,T2 与 T3、T0 与 T1 之间无显著差异。
4.3.1 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶绿素 a 的影响(mg/g) Table 4-3a Effects of L-Ascorbic acid on chlorophyll a of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 2.55aA 2.53 aA 2.57 aA 2.49 aA Cd 1.89 bB 1.91 bB 1.99 bB 2.28 aA NaCl 1.91 bB 1.89 bB 2.29 aA 2.31 aA 干旱 1.78 bB 1.79 bB 2.11 aA 2.12 aA CK 2.72 aA 2.75 aA 2.69 aA 2.70aA Cd 1.98 cB 2.04 bcB 2.11 bB 2.44aA 万单 13 NaCl 1.68 bB 1.62 bB 2.03 aA 2.03 aA 干旱 1.62 bB 1.67 bB 1.97 aA 1.95 aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

4.3.2 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶绿素 b 的影响(mg/g) Table 4-3b Effects of L-Ascorbic acid on chlorophyll b of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 1.18 aA 1.09abA 1.13 aA 1.19 aA Cd 0.82 bB 0.82 bB 0.85 bB 0.97 aA NaCl 0.77 bB 0.76 bB 0.89 aA 0.88 aA 干旱 0.66 bB 0.67 bB 0.82 aA 0.83 aA CK 1.80 aA 1.81 aA 1.76 aA 1.83 aA Cd 1.38 bB 1.37 bB 1.41 bB 1.69 aA 万单 13 NaCl 1.28 bB 1.29 bB 1.61 aA 1.62 aA 干旱 1.35 bB 1.33 bB 1.59 aA 1.58 aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)
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4.3.3 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米叶绿素 a+b 的影响(mg/g) Table 4-3c Effects of L-Ascorbic acid on chlorophyll a+b of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 3.73aA 3.62aA 3.70aA 3.68aA Cd 2.71bB 2.73bB 2.84bB 3.25aA NaCl 2.68bB 2.65bB 3.18aA 3.19aA 干旱 2.44bB 2.46bB 2.93aA 2.95aA CK 4.52aA 4.56aA 4.45aA 4.53aA Cd 3.36cB 3.41bcB 3.52bB 4.03aA 万单 13 NaCl 2.96bB 2.91bB 3.64aA 3.65aA 干旱 2.97bB 3.00bB 3.56aA 3.53aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

由表 4-3c 可以看出,叶绿素 a+b 在 Cd、NaCl、干旱胁迫下均呈下降趋势, 在经过外源抗坏血酸处理后又逐渐升高。对于润农 35 来说,CK 组各个处理间无 显著差异;Cd 胁迫下 T3 处理的叶绿素含量与 T0、T2、T3 之间达到极显著水平 且 T3>T2>T1>T0,T0、T1、T2 之间无显著差异;NaCl 和干旱胁迫下 T2、T3 处 理的叶绿素含量极显著高于 T0、T1,T0 与 T1、T2 与 T3 直接均无显著性差异; 对于万单杂交而言,CK 组各个处理间无显著差异;Cd、NaCl、干旱胁迫下各种 处理的叶绿素含量变化与润农 35 相同。

4.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米渗透调节物质的影响
4.4.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下可溶性蛋白含量的影响
4-4a 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下可溶性蛋白含量的影响(mg/g) Table 4-4a Effects of L-Ascorbic acid on soluble protein of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 1.93aA 1.89aA 1.96aA 1.87aA Cd 1.22bB 1.23bB 1.27bAB 1.51aA NaCl 1.27bB 1.26bB 1.53aA 1.47aA 干旱 0.77bB 0.71bB 1.06aA 1.01aA CK 1.73aA 1.75aA 1.81aA 1.77aA 万单 13 Cd 1.28bB 1.30bB 1.32abAB 1.58aA NaCl 1.25bB 1.22bB 1.61aA 1.58aA 干旱 1.05bB 1.11bB 1.52aA 1.49aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

植物体内所有的酶均属于蛋白,同时蛋白也是植物体内重要的营养物质和渗 透调节物质。由表 4-4a 可以发现,在 Cd、NaCl、干旱胁迫下,可溶性蛋白含量都 降低,而经过外源抗坏血酸处理后蛋白含量又呈逐渐上升趋势。润农 35 和万单杂 交在 CK 组各种处理之间均无显著性差异;两个品种在 Cd、NaCl、干旱胁迫的各
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种处理下的变化趋势相同,润农 35 和万单杂交在 Cd 胁迫下 T3 处理的蛋白含量 极显著高于 T0,T0、T1 与 T2 之间无显著性差异且 T3>T2>T1>T0,T3 处理下的 蛋白含量相比于 T0 分别升高了 23.77%和 23.44%;两个品种在 NaCl 和干旱胁迫 下 T2、T3 处理的蛋白含量极显著高于 T0、T1,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无显 著性差异且 T2>T3,润农 35 和万单杂交在 NaCl 胁迫下 T2 处理的蛋白含量比 T0 分别升高了 20.47%和 28.80%,两个品种在干旱胁迫下 T2 处理的蛋白含量比 T0 分别升高了 37.66%和 34.76%。 4.4.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下丙二醛含量的影响
表 4-4b 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下丙二醛的影响的影响(μmol/g) Table 4-4b Effects of L-Ascorbic acid on MDA of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 4.67bB 4.59bB 4.96bB 5.51aA Cd 6.20aA 6.21aA 6.01aA 5.13bA NaCl 5.89aA 5.85aA 4.91bA 5.01bA 干旱 5.77aA 5.72aA 4.91bB 4.96bB CK 4.83aA 4.84aA 5.01aA 4.16aA 万单杂交 Cd 6.73aA 6.66aA 6.77aA 5.12bB NaCl 7.04aA 6.99aA 5.1bB 5.12bB 干旱 6.22aA 6.28aA 5.17bB 6.01aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

丙二醛是膜脂过氧化的产物,同时也是常用的膜脂过氧化指标,膜脂的过氧 化损伤可以通过丙二醛的含量来反映,丙二醛含量的高低代表膜脂过氧化程度的 强弱,从而反映出植物在胁迫下的伤害程度。 由表 4-4b 可以发现, 润农 35 和万单杂交种在受到胁迫后 MDA 均成上升趋势, 说明玉米受到的膜脂过氧化程度逐渐增加。而在经过 T1、T2、T3 处理后,丙二 醛含量逐步降低,说明抗坏血酸对这三种胁迫的缓解有一定程度的作用。对于润 农 35 来说,在 CK 组,T3 极显著高于 T0、T1 和 T2,同时 T0、T1 和 T2 之间无 显著差异; 在 Cd 胁迫下, T0、 T1 和 T2 之间无显著差异, T3 和 T0 之间差异显著, 下降了 20.86%; 在 NaCl 胁迫下, T2 与 T0 之间差异显著, MDA 含量降低了 19.96%, 同时 T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无差异;在干旱胁迫下,T0 与 T1、T2 与 T3 之间 均无显著差异,T2 与 T0 之间达到极显著水平,降低了 14.91%,同时 T3>T2。对 于万单杂交种,Cd 胁迫下,T3 极显著低于 T0,同时 T0、T2 与 T3 之间均无显著 差异;NaCl 胁迫下 T2、T3 处理的 MDA 含量极显著低于 T0、T1,T0 与 T1,T2 与 T3 之间均无显著性差异; 干旱胁迫下 T2 处理的 MDA 含量极显著低于 T0、 T1、 T3,T0、T1 与 T3 之间无显著差异。

4.5 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响
4.5.1 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下谷胱甘肽过氧化物酶的影响
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4-5a 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下谷胱甘肽过氧化物酶的影响(U/mg prot) Table 4-5a Effects of L-Ascorbic acid on GSH-PX of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处 理 T0 T1 T2 T3 CK 1007.05bA 1069.36abA 1104.87aA 1092.55aA Cd 461.25cC 431.89dC 509.33bB 618.87aA 润农 35 NaCl 2154.66aA 2056.44bA 1375.87cB 1444.33cB 干旱 3161.87aA 3169.58aA 2089.78bB 2088.14bB CK 1223.30aA 1215.47aA 1218.64aA 1217.46aA Cd 614.89bB 596.69bB 709.32aA 689.54aA 万单 13 NaCl 1969.41aA 2011.47aA 1698.23bB 1702.11bB 干旱 2258.14aA 2133.47bA 1577.55cB 1608.27cB

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)是机体内广泛存在的一种重要的催化过氧化 氢分解的酶。它特异的催化还原型谷胱甘肽(GSH)对过氧化氢的还原反应,可 以起到保护细胞膜结构和功能完整的作用。 由表 4-5a 可以发现, 谷胱甘肽过氧化氢酶的活力在 Cd 胁迫下显著下降, 润农 35 和万单杂交种与 CK 组相比下降分别达 54.20%和 49.74%,在 NaCl 和干旱胁迫 下酶活性却显著升高,而在经过抗坏血酸处理后,盐和干旱胁迫下的酶活性明显 降低,镉胁迫下的酶活性升高明显。两个品种在 CK 组的各个处理之间 GSH-PX 的活性无显著性差异;而润农 35 和万单杂交种在 NaCl、干旱胁迫下酶活性的变 化趋势大致相同,即 T0、T1 处理下酶活性极显著高于 T2、T3,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无显著性差异;在 Cd 处理下,对于润农 35 而言 T3>T2>T1>T0,呈现 出与 AsA 浓度正相关的趋势,T3 与 T0、T1、T2 之间均达到极显著水平,T3 与 T0 相比升高了 34.17%,对于万单杂交种来说,T2、T3 处理下酶活性极显著高于 T0、T1,T0 与 T1、T2 与 T3 之间均无显著性差异,T3 与 T0 相比升高了 12.14%。 4.5.2 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下过氧化氢(H2O2)的影响
4-5b 抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下过氧化氢(H2O2)的影响(U/mg prot) Table 4-5b Effects of L-Ascorbic acid on H2O2 of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 165.54aA 165.23aA 171.88aA 169.48aA Cd 170.65aA 161.48bA 162.54bA 131.96cB NaCl 196.32aA 195.28aA 164.01bB 169.27bB 干旱 208.47aA 209.01aA 179.09bB 178.22bB CK 143.52aA 145.21aA 143.99aA 147.58aA Cd 155.28aA 154.00aA 147.99aA 112.08bB 万单 13 NaCl 234.25aA 230.22aA 201.96bB 200.58bB 干旱 213.89aA 215.6aA 184.56bB 190.33bB

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注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

过氧化氢是活性氧重要的代表之一,激素等信号以及生物、非生物胁迫刺激 均可诱导植物细胞内 H2O2 的产生和积累。 由表 4-5b 可以看出,润农 35 和万单杂交种在 Cd、NaCl、干旱胁迫下,H2O2 含量均呈上升趋势, 而在经过外源抗坏血酸处理后这三种胁迫下的 H2O2 含量又有 了不同程度的下降。润农 35 和万单杂交种在 CK 组各种处理下均无显著性差异; 就润农 35 来说,Cd 胁迫下,T1、T2 显著低于 T0,T1 与 T2 之间无显著差异,而 T3 处理下 H2O2 的的含量与 T0、T1、T2 相比极显著下降。对于万单杂交种,Cd 胁迫 T3 处理下 H2O2 的含量与 T0、T1、T2 相比极显著下降,T0、T1、T2 之间无 显著差异;对于 NaCl 和干旱胁迫,润农 35 和万单杂交种在 T1、T2、T3 处理下 H2O2 含量的变化趋势相同,T2、T3 处理下 H2O2 含量显著小于 T0、T1,T0 与 T1、 T2 与 T3 之间均无显著差异。 4.5.3 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下超氧化物歧化酶的影响
4-5c 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下超氧化物歧化酶的影响的影响(U/mg prot) Table 4-5c Effects of L-Ascorbic acid on SOD of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 70.89aA 72.11aA 74.58aA 70.85aA Cd 43.22bB 43.22bB 45.69bB 51.82aA NaCl 55.66bB 56.01bB 62.59aA 63.01aA 干旱 50.18bB 51.25bB 60.19aA 62.03aA CK 67.21aA 66.82bA 70.33aA 71.25aA Cd 44.93cC 45.01cC 48.89bB 59.69aA 万单 13 NaCl 49.52bB 50.25bB 59.16aA 60.08aA 干旱 58.21bB 59.11bB 67.28aA 65.89aA

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

超氧化物歧化酶是细胞内清除活性氧系统中非常重要的酶, 因此被称为作物清 除活性氧的第一道防线。由表 4-5c 可以发现,两个玉米品种在镉、盐和干旱胁迫 下 SOD 的活性都下降,其中 Cd 胁迫下降的最明显;而分别经过抗坏血酸 T1、T2 和 T3 处理后,SOD 的活性均呈上升趋势,说明加入的抗坏血酸在不同程度上对 三种胁迫有一定的缓解作用;对照组在分别经过抗坏血酸处理后无显著差异;Cd 组在分别加入不同浓度抗坏血酸后,T1 和 T2 与 T0 相比无显著差异,而 T3 极显 著高于 T0,润农 35 和万单杂交种分别升高了 19.90%和 32.85%;两个品种在分别 NaCl 胁迫和干旱下经过抗坏血酸处理后,T1 和 T0 无显著差异,T2 和 T3 与 T0 相比达到极显著水平,同时 T2 和 T3 无显著差异,润农 35 和万单杂交种在 NaCl 组的 T2 处理下与 T0 相比 SOD 活性分别升高了 12.45%和 19.47%,同时两个品种 在干旱组的 T2 处理下与 T0 相比 SOD 活性分别升高了 19.95%和 15.58%。 4.5.4 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下过氧化物酶的影响
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表 4-5d 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下过氧化物酶的影响的影响(μg/g Fw/min) Table 4-5d Effects of L-Ascorbic acid on POD of corn under Cd, NaCl and drought stresses
润农 35 处理 CK T0 T1 T2 T3 564.26aA 582.39aA 569.59aA 551.41aA Cd 409.02aA 412.66aA 415.87aA 421.28bB NaCl 484.03cC 488.77cC 521.69aA 511.55aA 干旱 359.33bB 369.60aB 431.49cC 432.32cC CK 467.21aA 466.82aA 490.33aA 471.25aA Cd 369.25aA 372.36aA 380.21aA 457.69bB NaCl 401.27aA 410.78aA 500.39bB 492.25bB 干旱 359.67aA 361.09bA 487.36cC 491.87cC 万单杂交

注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

植物体内重要的活性氧抑制酶——过氧化物酶,同时也是植物体内保护酶类 的一种,植物体内的多种代谢与其有密切关系,通过分解水分胁迫产生的过氧化 物而起到对植物的保护作用。 外源抗坏血酸对玉米分别在镉、盐、干旱胁迫下过氧化物酶(POD)活性的 影响见表 4-5c。由 T0 可以看出,润农 35 和万单杂交种在这三种胁迫下 POD 活性 都降低,干旱胁迫下下降最明显;而在经过外源抗坏血酸处理后,三种胁迫下的 POD 活性与本组对照相比均有所上升,说明加入的抗坏血酸在不同程度上对三种 胁迫有一定的缓解作用;对照组润农 35 和万单杂交种在 T1、T2 和 T3 处理下与 T0 相比无显著差异;润农 35 和万单杂交种在镉胁迫下加入不同浓度的抗坏血酸 后,T1 和 T2 与 T0 相比不存在显著性差异,而 T3 和 T0 相比,POD 活性分别上 升 20.36%和 23.95%且达到极限著水平;润农 35 和万单杂交种在盐胁迫下加入不 同浓度的抗坏血酸后,T1 和 T0 之间差异不显著, T2 和 T3 与 T0 相比极显著升 高,同时 T3 和 T2 相比分别下降了 1.95%和 1.63%;润农 35 和万单杂交种在干旱 胁迫下, T1 与 T0 相比未达到极显著性水平,而 T2 和 T3 与 T0 相比达到极显著 水平,T2 处理下与 T0 相比分别升高了 20.08%和 31.26%,T2 和 T1 相比也极显著 升高,T3 和 T2 差异不显著。 4.5.5 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下过氧化氢酶的影响
表 4-5e 抗坏血酸对玉米镉、盐、干旱胁迫下过氧化氢酶的影响的影响(U/mg prot) ) Table 4-5e Effects of L-Ascorbic acid on CAT of corn under Cd, NaCl and drought stresses 处理 T0 T1 T2 T3 润农 35 CK 14.02aA 14.21aA 13.95aA 15.27aA Cd 9.74aA 10.57aA 10.23aA 12.71bA NaCl 9.26aA 10.46aA 13.14bB 13.25bB 干旱 6.05aA 7.11aA 11.30bB 11.59bB CK 10.72aA 11.24aA 10.59aA 10.67aA Cd 8.17aA 7.79aA 8.32aA 10.05bB 万单 13 NaCl 7.59aA 7.93aA 10.29bB 10.01bB 干旱 3.65aA 4.01aA 8.28bB 8.97bB

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注:同列中不同小写字母表示差异显著(p<0.05) ,大写字母表示差异极显著(p<0.01)

过氧化氢酶可以清除过氧化氢生成无毒的水和氧气。 CAT 呈现与 POD 相似的 变化趋势。在 T0 处理下干旱组 CAT 活性下降最明显;而在经过 T1、T2 和 T3 处 理后,三种胁迫下的 CAT 活性与本组对照相比均有所上升,说明加入的抗坏血酸 在不同程度上对三种胁迫有一定的缓解作用;对照组润农 35 和万单杂交种在 T1、 T2 和 T3 处理下与 T0 相比无显著差异;润农 35 和万单杂交种在镉胁迫下加入不 同浓度的抗坏血酸后,T1 和 T2 与 T0 相比不存在显著性差异,而 T3 和 T0 相比, CAT 活性分别上升 30.49%和 23.01%且达到极限著水平;润农 35 和万单杂交种在 盐胁迫下,T1 和 T0 差异不显著, T2 和 T3 与 T0 相比极显著升高,同时 T3 和 T2 无显著差异;润农 35 和万单杂交种在干旱胁迫下, T1 与 T0 相比未达到极显 著性水平,而 T2 和 T3 与 T0 相比达到极显著水平,T2 和 T1 相比也极显著升高, T3 和 T2 差异不显著。

4.6 外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米根、茎、叶、籽粒 Cd2+的影响
表 4-6 外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米根、茎、叶、籽粒 Cd2+的影响 (mg/L) Table 4-6 Effects of L-Ascorbic acid on the content of Cd2+ of Cd treated corn 品种 处理 T0 润龙 35 T1 T2 T3 T0 万单 杂交 T1 T2 T3 根 7.68aA 7.68 aA 7.25 abA 6.83bB 5.78 aA 5.65 aA 4.92bB 3.49cC 茎 0.33 aA 0.32 aA 0.30 aA 0.23 bB 0.43 aA 0.44 aA 0.42 aA 0.35 bB 叶 0.30 aA 0.30 aA 0.21 bB 0.10 cC 0.33 aA 0.31 aA 0.30 aA 0.11 bB 籽粒 0.068 aA 0.066 aA 0.063 aA 0.061 aA 0.057 aA 0.056 aA 0.055 aA 0.050abA

由表 4-6 可以发现,根、茎、叶中的 Cd2+含量随着外源抗坏血酸浓度的升高 而降低,润农 35 和万单杂交在根、茎、叶中 Cd2+的含量变化趋势大致相同,T3 分别与 T0、T1、T2 之间达到极显著水平,且 T3 处 Cd2+的含量处于最小值。而籽 粒中的 Cd2+含量变化不明显,T3 与 T0、T1、T2 之间差异不显著。

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第五章
5.1 讨论

讨论与结论

5.1.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长指标的影响 镉、盐以及干旱胁迫会严重影响植物的生理过程。一般来说,轻度的胁迫对 植物伤害不大,有的甚至还有促进植物生长的作用,植物自身会在形态结构上调 整从而适应,其生长发育进程不会受到胁迫的影响(Liu D H 等,1992) 。 本实验中玉米在受到镉、盐、干旱胁迫下,株高、叶面积、叶片含水量和叶 片数均出现了不同程度的下降,在经过不同浓度的外源抗坏血酸处理后各项形态 指标又出现了一定程度的回升,说明外源抗坏血酸对玉米胁迫下的形态生长指标 有一定的缓解作用,这与郭天荣的研究结果一致(郭天荣,2012) 。 玉米株高在喷施抗坏血酸后增加并不明显,这有可能是玉米体内控制株高的 酶类在胁迫下发生了不可逆的生理生化变化,造成了 AsA 对胁迫下的株高没有缓 解作用,有待做进一步研究。 玉米的叶面积、叶片数和叶片含水量在胁迫下经过不同浓度的 AsA 处理后, 变化的趋势也不相同。 0.5mmol/L 的 AsA 对 Cd 胁迫下的叶面积、 叶片数和叶片含 水量的缓解作用明显,而 0.3mmol/L 的 AsA 对 NaCl 和干旱胁迫下的叶面积、叶 片数和叶片含水量的缓解作用显著,对 NaCl 和干旱胁迫进行 0.5mmol/LAsA 处理 后,叶面积、叶片数和叶片含水量升高不明显,有的甚至还有下降趋势,这有可 能是 AsA 浓度过高表现出与 NaCl、干旱的协同作用,加剧了对玉米的伤害,这与 施国新等的研究结果一致(施国新等,2006) 。 5.1.2 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响 光合作用是绿色植物进行物质积累的最重要的途径之一。Cd 进入植物体内并 积累到一定程度后,会破坏叶绿素合成,抑制光合作用(张金彪和黄维南,2000) 。 盐胁迫既可以直接影响植物的生长,也可以通过抑制为生长提供物质基础的光合 作用而间接影响生长(Sultana N,1999) 。 本实验结果显示,镉、盐、干旱胁迫下喷施不同浓度AsA的玉米净光合速率、 蒸腾速率显著升高,在浓度为0.5mmol/L时达到最大,而此时的气孔导度变化不显 著, 说明此时光合速率的上升逐渐以非气孔因素为主, 应该是AsA缓解了Cd、 NaCl、 干旱对叶肉细胞光合酶类的胁迫作用,使参与光合酶类被破坏的蛋白空间结构得 到恢复,增强了叶肉细胞光合酶类的活性,这与许大全等人的研究结果一致(许 大全和沈允钢,1998) ;还有可能是蒸腾作用随着胁迫缓解而逐渐升高,较高的蒸
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腾作用增加了水汽带走叶片的热量,提高了光合作用,保护叶片免受高温干旱的 伤害,以此维持玉米的正常生长和物质的积累。Cd胁迫下不同处理的净光合速率 随 着 AsA 浓 度 增 加 逐 渐 增 大 , 而 盐 和 干 旱 胁 迫 下 不 同 处 理 的 净 光 合 速 率在 0.3mmol/L的AsA处理下达到最大值,在0.5mmol/L浓度AsA处理下反而降低,这可 能是AsA浓度过高,与Na+产生了络合作用,影响了光反应的正常进行,还有可能 是与盐和干旱胁迫发生了协同作用抑制了光反应。经过不同浓度的 AsA处理后, 胞间CO2浓度显著降低,这是因为玉米净光合速率的升高,导致CO2大量参与光反 应而浓度降低。光合作用对于缓解Cd胁迫与盐、干旱胁迫的外源抗坏血酸浓度要 求有一定的差异,这可能与胁迫的机制或者作物的耐旱性不同有关,还有待进一 步研究。 5.1.3 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响 叶片叶绿素含量的变化能反映叶片生理活性的变化,一定程度上能反映植物 的光合能力,叶绿素是植物对光能吸收利用的中介物质,所以叶绿素含量和叶片 光合效率具有密切的关系(郑丕尧,1988) 。 在镉、盐、干旱胁迫下植物体最先表现出的一个特征就是叶绿素含量降低, 造成失绿现象。Cd2+在植物体内积累过多时,对合成叶绿素相关酶的活性有很大 的抑制作用,使叶绿素的含量急剧降低,光合效率也随之下降。在 0.5mmol/L 浓 度 AsA 作用下,叶片内叶绿素含量与镉胁迫组相比明显升高,接近对照组的叶绿 素含量水平,用的顺利进行。这可能是 AsA 络合了叶肉细胞内 Cd2+,解除了镉离 子对叶绿素合成的关键性酶活性的抑制作用, 使叶绿素的合成明显加快。 对于 NaCl 和干旱胁迫,在 0.3mmol/L 浓度 AsA 处理下,叶绿素含量有了明显的提升,当 AsA 浓度升到 0.5mmol/L 时,对叶绿素的合成产生了抑制作用,这可能是过量的 AsA 与胁迫发生了协同作用,抑制了叶绿素的合成。 5.1.4 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米可溶性蛋白的影响 可溶性蛋白含量与植物调节细胞的渗透势有关,可溶性蛋白含量的增加可维 持细胞较低的渗透势,抵抗水分胁迫的危害(余叔文和汤章城,1999) 。在本实验 中,Cd 胁迫下,经过 0.5mmol/的抗坏血酸处理后的玉米可溶性蛋白含量明显高于 单一 Cd2+毒害,究其原因,可能是 AsA 通过络合作用,解除重金属离子对参与蛋 白质合成的酶的空间结构的破坏,使酶的活性得以完全恢复;或是 AsA 促进植物 体内可溶性蛋白的合成;或是两者共同作用的结果。而 0.1mmol/L 和 0.3mmol/L 对 Cd 胁迫下可溶性蛋白含量的提升不明显,有可能是浓度不够没达到缓解 Cd2+ 浓度的反应条件。这与许丙军的研究结果一致(许丙军,2007) 。 NaCl 和干旱胁迫下,在 0.3mmol/L 抗坏血酸处理下的可溶性蛋白含量达到最 大值,在 0.1mmol/L 的 AsA 处理下蛋白含量没有明显的变化,可能是 AsA 浓度不
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够所致。当 AsA 浓度达到 0.5mmol/L 的时候,蛋白含量不仅没有明显的升高,而 且还有下降的趋势, 这可能是此浓度的抗坏血酸太高而与 NaCl 和干旱胁迫发生了 协同作用,抑制了蛋白酶内的合成。 5.1.5 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响 5.1.5.1 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米同工酶的影响 同工酶包括超氧化物歧化酶 (SOD), 过氧化物酶 (POD)和过氧化氢酶 (CAT)。 超氧化物歧化酶是膜脂过氧化防御系统的主要保护酶,它能催化活性氧发生歧化 反应产生 O2 和 H2O2,是植物抗氧化系统的第一道防线。POD 和 CAT 均是膜脂过 氧化防御系统中的保护酶。 本实验中在 50mg/L 的 Cd2+胁迫下, SOD 活性显著降低, 说明 SOD 对 50mg/L 的 Cd2+比较敏感,而随着 AsA 的浓度增加 SOD 活性并没有明显变化。在低浓度 Cd2+的诱导下,SOD 活性升高,清除 O2-能力增强,避免其对细胞的破坏,加入的 AsA 能够降低 SOD 活性,使其接近正常值,这对维持植物体正常的代谢具有重要 意义(黄辉等,2010) 。但是根据所测得的数据来看,AsA 对 SOD 活性虽有一定 的影响,但其影响幅度与其对其他抗氧化酶的影响相比,并不明显。是否与 AsA 对 SOD 上结合的 Cd2+有一定作用有关,还需要进一步研究。 在NaCl胁迫下,加入AsA后SOD的活性逐渐升高,这可能是AsA与Na+络合, 解除其对酶蛋白空间结构的破坏,在AsA浓度为0.3mmol/L时SOD活性升高的最显 著,当再提高AsA浓度时,SOD活性几乎没得变化。Wang等研究发现水稻SOD活 性在干旱胁迫下增高(Wang F.Z.等,2005) ,这与本文的结果相反,出现这种情况 的原因在于,试验中选的玉米的品种不同。本试验中干旱胁迫下玉米叶片SOD活 性下降,其原因在于SOD本身是一种蛋白质,干旱胁迫时玉米叶片蛋白质合成受 阻,清除活性氧的能力减弱。在干旱胁迫下,同样当AsA浓度为0.3mmol/L时SOD 活性升高的最显著,而当AsA浓度为0.5mmol/L时SOD的活性反而降低。 POD和CAT的变化趋势大致相同, 在Cd胁迫下, 随着AsA浓度不断升高, POD 和CAT的活性也不断升高,这可能是AsA与Cd2+络合,解除其对酶蛋白空间结构的 破坏, 最终在0.5mmol/Cd2+处理下达到最大值; 在继续提高AsA浓度后, POD和CAT 活性是否还继续升高,还有待进一步研究。在NaCl和干旱胁迫下,当AsA浓度达 到0.3mmol/L时,POD和CAT活性达到最大;而当浓度达到 0.5mmol/L时,POD和 CAT的活性不仅没有上升,还出现了少许的降低,这可能是AsA与盐、干旱胁迫产 生了协同作用,抑制了酶的活性。 5.1.5.2 外 源 抗 坏 血 酸 对 镉 、 盐 、 干 旱 胁 迫 下 玉 米 谷 胱 甘 肽 过 氧 化 物 酶 和过氧化氢的影响
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谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)是清除细胞内的活性氧的重要酶类。谷胱甘 肽过氧化物酶能与活性氧产生作用,使之成为无害物质。本实验中,在 50mg/L 的 Cd2+胁迫下,植物体内 GSH 含量降低,可能原因是植物体内的 GSH 与活性氧反 应而被消耗。在外源抗坏血酸缓解下,植物体内 GSH 含量随外源 AsA 浓度增大 而上升,这是因为植物体内存在 AsA-GSH 循环(Asada K 等,1974) 。而在盐和 干旱胁迫下,植物体内的 GSH 含量升高,可能是为了适应盐和干旱植物自身所做 的调整, 说明谷胱甘肽含量的升高使植物自身的抗旱性和抗盐性增强。 当喷施 AsA 后,谷胱甘肽含量在 0.3mmol/L 浓度时下降最显著,可能是此浓度的 AsA 有效地 缓解了盐和干旱胁迫。 H2O2是活性氧的一种,是细胞有氧代谢的产物。在植物组织中,活性氧类型 主要有H2O2、单线态氧(O2)等。本实验可以看出,在三种胁迫下H2O2含量升高, 而加入抗坏血酸后其含量又显著降低,应该是当 AsA在一定程度缓解了胁迫,使 胁迫对蛋白酶空间结构的破坏得到恢复,CAT和POD的活性升高,从而清除了过 量的H2O2。 5.1.6 外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米丙二醛的影响 丙二醛是膜脂过氧化反应的最终产物,丙二醛在植物体内的积累量膜脂过氧 化程度的一个信号标志(王霞等,2002) ,丙二醛的含量越高(Sharma P.和Dubey R.S,2005) ,作物受到的外界环境胁迫的危害就越大。研究表明植物在外界环境 胁迫的条件下会引起叶片细胞膜脂过氧化增强,饱和脂肪酸增加,丙二醛含量逐 渐增多,叶片含水量逐渐降低,导致细胞膜结构的破坏(Wang J,2002) 。 本实验中在Cd、NaCl、干旱胁迫下,丙二醛含量都呈上升趋势,而两个玉米 品种含量升高的不同可能是由于这两个品种对胁迫的耐性不同。在镉胁迫下,当 AsA浓度为0.5mmol/L时,丙二醛的含量出现明显下降,说明在这三个浓度中,此 浓度的抗坏血酸对Cd胁迫的缓解作用最好,若是继续加大AsA浓度进行处理,丙 二醛含量是否会继续降低还有待进一步研究。盐胁迫和干旱胁迫下,丙二醛含量 都是在0.3mmol/L浓度的AsA下显著降低,当AsA浓度继续升高时,丙二醛含量反 而升高,这可能是因为 AsA过量对植株产生了某种副作用,或者与胁迫产生了协 同作用加大了对植株的伤害。 5.1.7 外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米镉离子(Cd2+)含量的影响 本实验中玉米在 Cd 胁迫下,玉米对 Cd2+的吸收量最多的部位是根、最少的 部位是籽粒, 这是因为进行 Cd 胁迫是直接施用到玉米的根部, 导致根吸收了大量 的 Cd2+,通过根的运输作用,Cd2+又逐渐的向上运输,到达茎和叶片表面。由于 进行 Cd 胁迫时玉米正处于拔节期,所以大部分的 Cd2+都停留在根、茎、叶中, 在玉米抽穗期过后,极少量 Cd2+随着营养物质的运输到达玉米籽粒,因此在玉米
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籽粒中的 Cd2+浓度最少。 还可能是喷施 AsA 的方式不同影响了 Cd2+在不同部位的 含量,因为是叶面喷施 AsA,玉米的茎、叶都充分直接接触到了抗坏血酸,而根 部只能间接的通过吸收接触到抗坏血酸,这可能也是 Cd2+在根部聚集的原因。

5.2 结论与展望 5.2.1 结论
鉴于抗坏血酸(Ascorbateacid,AsA)是一类很强的抗氧化剂, 它具有特殊的生理 功能,尤其在植物抵抗氧化胁迫中具有重要作用,多学者开始研究利用抗坏血酸 来改善植物在逆境胁迫下的生长状况,以提高其抵抗胁迫的能力,目前在抗盐胁 迫、温度胁迫、水分胁迫及抗病等方面已取得进展。通过对外源抗坏血酸对镉、 盐、干旱胁迫下玉米生长和生理指标的效应的研究得出以下结论: (1)50mg/L 的 Cd2+溶液处理、0.1mol/L 的 NaCl 溶液处理、干旱处理(控制 盆栽土壤相对含水量在 40%左右)对玉米苗株造成了明显的伤害。抑制了玉米株 高、叶面积、叶片含水量及叶片数等生长形态指标,同时抑制了玉米光合速率、 光合色素、以及 SOD、POD、CAT 酶的活性,可溶性蛋白显著降低,丙二醛含量 显著升高。 (2)叶面喷施0.5mmol/L的外源抗坏血酸溶液,对与50mg/L的Cd2+胁迫有很 好的缓解效果,叶片表面喷施0.3mmol/L的外源抗坏血酸溶液,对0.1mol/L的NaCl 胁迫和干旱胁迫有很好的缓解效果。玉米叶面积、叶片含水量、叶片数、叶绿素、 SOD、POD、CAT酶活性以及可溶性蛋白含量显著增加,丙二醛含量和Cd2+在根 茎叶籽粒中的含量降低,有效缓解了胁迫造成的电子传递受阻和 PSll反应中心的 活性的下降,从而抑制玉米光合作用的下降,净光合速率和蒸腾速率显著升高, 胞间CO2浓度显著降低。表明,一定量抗坏血酸对缓解镉、盐、干旱胁迫下玉米 生长的伤害具有积极作用。
(4)喷施抗坏血酸对改善镉、盐、干旱胁迫下玉米的农艺性状和生长状态有

很好的作用,具有很大的应用和开发价值。

5.2.2 本研究主要特色和展望
本文研究了抗坏血酸对镉、 盐、 干旱三种胁迫下玉米生长和生理指标的效应, 并且找出了对这三种胁迫缓解效果最佳的抗坏血酸浓度。不过对于Cd胁迫下,继 续提高AsA的浓度是否有更好的缓解效应还需要进一步的研究,同时在NaCl和干 旱胁迫下, 高浓度的AsA对玉米抑制的作用机理也还需要通过进一步实验来研究。 本研究所采用的镉、盐胁迫浓度和干旱程度是在查阅大量国内外文献的基础上而
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选择的对玉米生长抑制处于临界点, 对于抗坏血酸来说, 在更严重的胁迫条件下, 是否也能有效地缓解胁迫还需进一步的研究。 。 抗坏血酸可以被植物自身分解的物质,能够通过其还原性有效降低细胞内的 活性氧水平, 通过络合作用解除重金属对植物酶蛋白的毒害, 提高保护酶的活性, 从而彻底缓解重金属离子对植物体的伤害。本论文的研究结果,可为进一步研究 抗坏血酸的抗逆作用机理提供参考和基础实验依据。

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参考文献
[1] 杜应琼, 何江华, 陈俊坚, 等. 铅、 镉和铬在叶类蔬菜中的积累及对其生长的影 响[J]. 园艺学报, 2003, 30(1):55. [2] 张金彪, 黄维南. 镉对植物的生理生态效应的研究进展[J]. 生态学报,2000, 20(3):514-523. [3] 孙光闻, 朱祝军, 陈日远, 等. 镉对小白菜根细胞质膜氧化还原系统的影响[J]. 华北农学报, 2007, 22(3):65-67. [4] Andrei A B, Verali S, Viktor E T, et al. Genetic variability in tolerance to cadmium and accumulation of heavy metals in pea(Pisum sativum L.)[J]. Euphytica, 2003, 131:25-35. [5] Campos H, Cooper M, Habben J E, Edmeades G O, Schussler J R.Improving rought tolerance in maize: a view from industry.Field Crops Res, 2004, 90: 19–34 [6]卜令铎, 张仁和, 常宇, 薛吉全, 韩苗苗. Responses of water stress to photosynthetic characteristics of the maize leaf in the seeding.生态学报, 2010, 30(5): 1184–1192 [7] 许大全. 光合作用效率.Shanghai: Shanghai Scientific and Technical Publishers, 2002. pp821–834 (in Chinese) [8] Bai L P, Sui F G, Ge T D, Sun Z H, Lu Y Y, Zhou G S. Effect of soil drought stress on leaf water status, membrane permeability and enzymatic antioxidant system of maize. Pedosphere, 2006,16(3): 326–332. [9] ielsen D C, Vigil M F, Benjamin J G. The variable response of dry land corn yield to soil water content at planting. Agric Water Manage, 2009, 96: 330–336 [10] 葛体达, 隋方功, 白莉萍, 吕银燕, 周广胜. Effects of water stress on the protec-tive enzyme activities and lipid peroxidation in roots and leaves of summer maize. 中国农业科学, 2005, 38(5):922–928 (in Chinese with English abstract) [11] 郑盛华, 严昌荣. The ecophysiological and morphological characteristics of maize in seedling stage under water stress. 生态学报, 2006, 26(4):1138–1143 (in Chinese with English abstract) [12] 蒋高明. 植物生理生态学.Beijing: Higher Education Press, 2004. pp 24–28 (in Chinese). [13] Efeoglu B, Ekmekci Y, Cicek N. Physiological responses of three maize cultivars to drought stress and recovery. South African J Bot, 2009, 75: 34–42.

38

[14] Levitt J. Responses of Plants to Environmental Stresses: Water,Radiation, Salt and Other Stresses, 2nd edn. New York: Aca-demic Press, 1980. pp 25–280. [15]Ephrath J E. The effects of drought stress on leaf elongation,photosynthesis and transpiration rate in maize leaves. Photosyn-thetica, 1991, 25: 607–619 [16]Aroca R, Irigoyen J J, Sá nchez-dí az M.Drought enhances maizechilling tolerance: II. Photosynthetic traits and protective mecha-nisms against oxidative stress. Physiol Plant, 2003, 117: 540–549 [17]萧浪涛,王三根.植物生理学实验技术(第一版)[M]. 中国农业出版社 [18]李影丽.Nacl胁迫对4树种生理生化和光合特性影响的研究[J].浙江林学 院.2008.06(2):62-64. [19]李青峰.Nacl胁迫对黒籽南瓜和白籽南瓜种子发芽的影响[J].河北省永清中 学,2010.2,(02):50-51. [20]Bethke PC, Drew MC.Stomatal and nonstomatal com-ponents to inhibition of photosythesis in leaves of Cap-sicum annuum during progressive exposure to NaCl salinity.Plant Physiol,1992,99:219-226. [21]Walker RR, Blackmore DH, Sun Q.Carbon dioxide assimilation and foliar ion concentration in leaves of lemon (Citrus limonL.) trees irrigated with NaCl or Na2SO4.Aust J Plant Physiol,1993,20:173-185. [22]Wolf DJ. Effect of NaCl salinity on flows and part-itioning of C. N.and mineral ions in whole plants of white lupin,Lupinus albusL.J Exp Bot,1992, 43(251): 777-788 [23]Munns R . Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses.Plant Cell Environ,1993,16:15-24 [24]Sultana N, Ikeda T, Itoh R. Efect of NaCl salinity on photosynthesis and dry matter accumulation in developing rice grains.Environ Exp Bot,1999,42:211-220 [25]朱新广, 张其德. Advances in the research on the effects of NaCl on photosynthesis.植物学通报,1999,16(4):332~338(in Ch-inese). [26]Sibole JV, Montero E, Cabot C, Poschenrieder C, Barcelo J. Role of sodium in the ABA-mediated long-term growth response of bean to salt stress.Physiol Plant,1998,104:299-305. [27]Munns R . Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses.Plant Cell Environ,1993,16:15~24 [28]Ott JC, Birks K, Johnson G. Regulation of the photo-synthetic electron transport chain.Planta,1999,209:250-258

39

[29]Shigeoka.Regulation and Funetion of Aseorbate Peroxidase Isoenzymes[J] J.Exp.Bot.,2002,53:1305-1319. [30]Marie Garmier.Changes in Antioxid Expression and Harpin induced Hypersensitive Response in a Nieotiana Sylvestris Mitochondrial Mutant,Plant Physiol [J].Bioehem,2002,40:561-566. [31]Noetor G, Foyer C H.Aseorbic and glutathione keeping aetive oxygen under control[J].Annu.Rev.PlantPhysiol.PlantMol.Biol.,1998,49:249-279 [32] Davey M W,Montagu M V,et al. Plant L-ascorbic acid:chemistry,function, Metabolism,bioavailability and effects of proeessing[J].J.Sei.Food Agric.,2000, 80:825-860. [33]Arrigoni O.Ascorbate system in plant development [J].J.Bioenerg. Biomem,1994, 407-419 [34]Conklin P L,Williams E H,Last R L Environmental stress tolerance of an ascorbic acid-defieient Arabidopsis mutant[J].Proc Natl Acad Sci USA, 1996, 93:9970-997 [35]Del Carmen Cordaba-pedregosa M,Gonzalez-reyes J A,Del Sagrario Canadillas M,et al.Role of apoplastic and cell-wall Peroxidases on the stimulation of root elongation by ascorbate[J].Plant Physiol.,1996,112:1119-1125. [36]Kerk N M,Feldman L J.A bioehemieal model for the initiation and maintenance of the quiescent center:implications for organization of root meristems[J]. Development,1995,121:2825-2833. [37]Kaiser W M, Weiner H, Huber S C.Nitrate reduetase in higher plants:A case study for transduetion of environmental stimulation control of catalytic aetivity[J]. Physiol Plant,1999,105:385-390 [38]Malliek N, Mohn F H. Reactive oxygen speeies response of algal cells[J]. J Plant Physiol,2000,157:183-193. [39]Salin M L.Chloroplast and mitoehondrial mechanisms for protection against oxygen toxieity[J].Free Radie Res Commun.1991,12-13:851-858. [40]Riceardi F, Gazeau P,de vienne D,et al. Protein changes in response to progressive water deficit in maize: quantitative variation and polypeptide identifieation[J]. PlantPhysiol, 1998,117:1253-1263. [41]Gamboa A, Valenzuela E, Murillo E. Bioehemieal changes due to water loss in leaves of Amaranthus hypchondriacusL[J].J Plant Physiol,1991,137:586-590. [42]陈坤明.植物逆境抗氧化系统和逆境氧化还原平衡田].博士论文,兰州学,2003 [43]朱学艺,张承烈.两种生态型芦苇叶绿体的光合电子传递和抗氧保护体系IJ].植

40

物生理学报,2000,26(6):476-480. [44]孙存华,李扬.黎对干旱胁迫的生理生化反应[Jl.生态学报, 2005, 25(10): 2556 – 2561. [45] Sgherri C L M,Loggini B,Puliga S,et al.Antioxidant system in Sporobolus stapelanus:Changes in response to deceation and rehydration[J]. Phytoehem, 1994,35(3):561-565. [46]De Longo O T, Gonzalez C A, Pastori G M. Antioxidant defences under hyperoxygenic and Hyperosmotic conditions in leaves of two lines of maize with differrential sensitivity to drought[J].plant Cell Physiol,1993,34:1023-102. [47]王娟,李德全.水分胁迫对玉米根系AsA-GSH循环及H20:含量的影响[J].中国生 态农业学报,2002,10(2):94-96. [48]王忠安,袁照年,李文卿.水分胁迫对不同抗旱性甘薯膜脂过氧化和非酶促保护 物质的影响[J].热带作物学报,2004,25(4):54-57. [49]Zhang J,Kirkham M B Antioxidant responses to drought in sunflower and sorg -hum m seedlings[J].NewPhytol,1996,132:361-367. [50]王娟,李德全.水分胁迫对玉米根系AsA-GSH循环及H2O含量的影响[J].中国生 态农业学报,2002,10(2):94-96. [51]Cho UH, Park JO.Mereury-induced oxidative stress in tomato seedlings[J]. Plant Sci,2000,156:1-9 [52]Maleeka A, Jarmuszkiewiez W,Tomaszewska B.Antioxidative defense to lead stress in subeellular compartments of pea root cells[J].Acta Bioehim Polon,2001, 48(3):687-698. [53]Ding H D,Zhu W M,Yang S J,et al.Dynamic changes in antioxidative systems in roots of tomato seedling under zinc stress and recovery[J].Chin J Appl EnvironBiol,2005,11(5):531-535. [54]王海华,康健,曾富华,等.高浓度镍对水稻幼苗生长及酶活性的影响[J].作物学 报,2001,27(6):953-95. [55]师进霖,纳玲洁.锰硼营养对黄瓜产量及抗氧化酶活性的影响[J].中国生态农业 学报.2007,15(2):44-46. [56]胡彬,吴平,廖春燕,等.水稻依赖抗坏血酸H202清除系统在抗铁毒中的作用[J].植 物生理学报,1999,25(1):43-48. [57]王保义,李朝苏,刘鹏,等.荞麦叶内抗氧化系统对铝胁迫的响应[J].生态环境, 2006, 15(4):816-821 [58]Beeana M, Moran J F,Iturbe-ormaetxeI.Iron dependent oxygen free radieal gener-

41

ation in Plants subjeeted to environrnental stress:toxieity and antioxidant proteetion [J]. Plant Soil,1998,201:137-147. [59]钱琼秋,宰文珊,朱祝军,等.外源硅对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿体活性氧清除系统 的影响[J].植物生理与分子生物学学报,2006,32(1):107-111. [60]华智锐,马锋旺,李小玲,等.百合组培苗对盐胁迫的生理反应[l].西北农林科技大 学学报(自然科学版),2007,35(4):179-184. [61]朱晓军,梁永超,杨劲松,等.钙对盐胁迫下水稻幼苗抗氧化酶活性和膜脂过氧化 作用的影响[J].土壤学报,2005,42(3):453-459. [62]Shalata A,Mittove V, Volokita M,et al.Respone of the cultivated tomoto and its wild salt-tolerant relative Lyeopers icon Pennellii to salt-dependent oxidative stress:The root antioxidative system[J].Physiol Plant,2001,112:487-494. [63]汪月霞,孙国荣,王建波,等.Na2CO3和NaCI胁迫下星星草幼苗叶绿体保护酶活性 的比较[J].草业学报,2007,16(1):81-86 [64]陈拓,王勋陵.UV-B辐射对小麦叶片HZo:代谢的影响[Jl.西北植物学报,1999, 19(2):284-289. [65]Mazza C.A., Battista D.,Zima A.M.,et al.The effeets of solar ultraviolet-Bradiation on the Growth and yield of barley are accompanied by inereased DNA damage and antioxidant responses[J] Plant,Cell&Environment, 1999,22(1):61-70 [66]Haberer K,Jaeger L,Rennenberg H.Seasonal Patterns of ascorbate in the needles of Seots Pine trees:correlation analyses with atmospheric O3 and NO2 gas mixing ratios and meteorologieal parameters[J].Environmental Pollution,2006, 139(2): 224-23 [67]康云艳,郭世荣,段九菊.低氧胁迫对不同耐性黄瓜品种根系抗氧化系统的影响 [J].植物生理学通讯,2007,43(4):630-634. [68]邵红宁,傅春霞,曹显祖.水稻叶片光氧化敏感性与活性氧清除系统的关系[J].作 物学报,1998,24(5):577-583 [69]陈小勇,宋永昌.蚕豆监测大气SO2污染的指标筛选研究[J]应用生态学报, 1994, 5(3):303-308. [70] 李合生,植物生理生化实验原理和技术,2006. [71]Abed Shalata,Peter M.Neumann Exogenous ascorbie acid(vitaminC) incases resistance to salt stress and reduces lipid peroxidation[J]. Journal of Experimental Botany.2001,52:2207-2211. [72]马春花,马锋旺,李明军,等.外源抗坏血酸对离体苹果叶片衰老的影响[J].园艺学 报,2006,33(6):1179-1184. [73]曹慧,韩振海,许雪峰.水分胁迫下苹果属植物叶片叶绿素降解的膜脂过氧化损

42

伤作用[J].中国农业科学,2003,36(10):1191-1195. [74]冯玉龙,马永双,冯志立.6-苄(基)腺嗓吟和抗坏血酸对渗透胁迫时杨树光合作用 光抑制的影响[J].应用生态学报,2004,15(12):2233-2236. [75]金基石,李永红,单宁伟,等.抗坏血酸提高月季切花失水胁迫耐性与增加APX活 性的关系[J].园艺学报,2006,33(2):333-337. [76]赵博生,莫华.锅对蒜根生长的毒害及抗坏血酸!铁盐的解毒效应[J].武汉植物学 研究,1997,15(2):167-172. [77]Hidalgo J.Tort I,Flos R.Cd-, Zn-, Cu-Binding Protein in the elasmobranch scyliorhinus canieula[J].Comp Biochem Physiol.1985,81c(1):159-165. [78]许丙军,施国新,徐勤松,等.外源抗坏血酸对锅胁迫下黑藻抗氧化系统的保护作 用[J].应用生态学报,2006,17(9):1768-1770 [79]周歧伟,杨美纯,许鸿愿,等.低温胁迫下自由基清除剂对香蕉的保护作用[J].广西 农业大学学报,1998,17(4):356-359 [80]庞勇,马锋旺,徐凌飞.抗坏血酸对苹果组培苗耐热性的生理效应[J].果树学 报,2005,22(2):160-162. [81]汪华,黄荣茂.茂丰6%抗坏血酸水剂对烟草花叶病毒活性及生化机制的影响[J]. 贵州农业科学,2007,35(1):53-54. [82]Vanasschef,Cligstersh.Effects of heavymetal on enzyme activity in Plants[J].Plant Cell Environ,1990,13(2):195-206. [83]郑启伟,王效科,谢居清,等.外源抗坏血酸对臭氧胁迫下水稻叶片膜保护系统 的影响[J]生态学报 2006,26(4):1131-137 [84]Arrigonio Calabrese G, Degaral L, et al. Correlation between changes in cell ascorbate and growth of Lupinusalbus seeding[J].J Plant Physiol, 1997, 150 (3):302-308 [85] Liu D H, Jiang W S, Li M X. Effects of Cd2+ on root growth and cell division of Allium cepa[J]. Acta Sci Circumstantiae , 1992, 12: 439-446. [86] 郭 天 荣 , 外 源 抗 坏 血 酸 对 铝 毒 害 大 麦 幼 苗 的 缓 解 效 应 [J], 麦 类 作 物 学 报,2012,32(5);895-899 [87]施国新,许丙军,徐勤松,等.外源抗坏血酸对镉胁迫下黑藻抗氧化系统的保护作 用[J].应用生态学报,2006,17(9):1768-1770. [88]张金彪,黄维南.镉对植物的生理生态效应的研究进展[J].生态学报,2000,20(3): 514-523. [89]Sultana N, Ikeda T, Itoh R. Efect of NaCl salinity on photosynthesis and dry matter accumulation in developing rice grains.Environ Exp Bot,1999,42:211-220 [90]郭程瑾. 不同生态型小麦品种光合作用特性及其对水分胁迫的反应 [D]. 河北
43

农业大学,硕士论文,2002. [91]薛兰兰.秸秆覆盖保护性种植的土壤养分效应和作物生理生化响应机制研究[D] 西南大学,博士论文,2011. [92]许大全,沈允钢.光合作用的限制因素.余叔文,汤章城主编.植物生理与分子生物 学.第二版.北京:科学出版社,1998,269. [93]莱谢姆 A Y,哈勒维 A H,法伦克尔 C 等. 植物衰老过程和调控[M]. 第一版. 胡文玉,译.辽宁科学技术出版社,1990. [94]郑丕尧,蒋钟怀,王经武. 夏播“京早七号”玉米叶片叶绿素含量消长规律的研 究[J]. 华北农学报,1988,3 (1):21-27. [95]魏书奎,于继洲,宣有林,等. 核桃叶片的叶绿素含量与光合速率关系的研究 [J]. 北京农业科学,1994,12 (5):31-33. [96]余叔文,汤章城. 植物生理和分子生物学[M]. 北京科学出版社,1999. 739-745. [97]SPaiding B P..Effect of divaleng metal chlorides on respiration and extraetable enzymatic aetivities of Douglas fir needle litter[J].J.Environ.Qual.,1979,8:105-109 [98]许丙军.外源抗坏血酸对高等水生植物重金属毒害的缓解效应[D].南京师范大 学硕士论文,2007. [99]任安芝,高玉葆,刘爽. 青菜幼苗体内几种保护酶的活性对Pb, Cd, Cr 胁迫的反 应研究[J]. 应用生态学报, 2002,13: 510-512. [100]黄辉,李升,郭娇丽.镉胁迫对玉米幼苗抗氧化系统及光合作用的影响[J].农业环 境科学学报2010,29(2):211-215. [101]Wang F.Z. Wang Q.B. Kwon S.Y. Kwak S.S. Su W.A. : Enhanced dismutase, Journal of Plant Physiology, 2005,162: 465–472 drought tolerance of transgenic rice plants expressing a pea manganese superoxide

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致谢
回首三年多的研究生生活,我所获得的不仅仅是学术上的进步,更重要的是 许多的满足与快乐。这些记忆都是值得我珍藏一生的。我的硕士论文在导师的悉 心指导和各方面的热情帮助下,顺利完成了。 本文是在王龙昌教授的悉心指导下完成的。在这三年的学习中,导师在学习 和生活方面给予我极大的鼓励和帮助,他平易近人的生活作风,富有创意的启发 和严谨的学术精神给我以深深的启迪,谨致以崇高的敬意! 在课题的研究过程中,导师在试验过程中,在论文的设计、开展和撰写工作 中,给我提供了非常好的学习和实验环境,使我能顺利地完成论文,在这里对我 的指导老师表示深深地感谢! 我会用从导师身上学到的知识和品德加倍努力的工作,以优异的成绩汇报尊 敬的导师。在论文完成之际,谨向我尊敬的导师表示最诚挚的感谢!祝愿导师身 体健康,多多育人。 在试验期间,得到了西南大学农学与生物科技院领导及老师们的大力支持, 在此我要特别感谢谢小玉副教授、夏科老师、农业部生物技术与作物品质改良重 点开放实验室在完成论文期间提供了最大的平台,感谢所有的老师以及生理生化 实验室的所有战友们;另外我的师弟师妹们不管是毕业的没毕业的感谢你们给予 了我无私的帮助,在此一并表示深深的谢意! 在此还特别感谢我的父母对我的理解、支持、安慰和关爱,在我的论文中也 倾注着亲人的付出,使我能走过艰辛奋斗的求学之路。 同时感谢将为我的论文审稿和评阅的专家、教授,请多多批评指正! 最后,向辛勤培养我的母校—西南大学致以崇高的敬意和真诚的感谢!

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发表论文和参加科研项目
包明陈; 谭燕; 周航飞;王龙昌;盐胁迫对不同耐性玉米光合作用的影响 ,中国农业信 息[J],2013,5:87-88. 黄承建; 赵思毅; 王龙昌; 陈漫; 包明陈; 周航飞; 张晓雨.干旱胁迫对苎麻光合特 性和产量的影响,中国麻业科学[J],2012,6:273-277.

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