外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗Platycodon grandiflorums种子萌发及幼苗生理生化特性的影响

摘要

桔梗[Platycodongrandiflorums(Jacq.)A.DC.]为桔梗科桔梗属多年生草本植物，是一种药、食、赏兼用的植物，深受广大人士的喜爱。以其根入药，具有宣肺、利咽祛痰、抗炎排脓等功效。桔梗菜是我国东北地区及韩、朝、日等东亚国家的名菜，营养很丰富，含多种氨基酸及人体必需微量元素。因此，对桔梗的需求量日益增多，进行人工栽培成为缓解野生资源供不应求的有效途径之一。但在长期的栽培种植过程中，受环境和栽培地等因素的限制，严重影响了桔梗的产量和品质，土壤干旱就是其中之一。近年来许多学者发现利用外源物质能够有效诱导植物抵抗逆境胁迫，而有关外源物质对逆境胁迫下桔梗的抗旱性研究尚未见报道。因此，本实验以桔梗种子和幼苗为研究材料，选择了5-氨基乙酰丙酸(ALA)、一氧化氮(NO）供体硝普钠(SNP)和甜菜碱(GB)三种外源物质对PEG-6000模拟干旱胁迫下的桔梗种子萌发和幼苗生长等相关生理特性的影响进行了研究，根据实验结果筛选出提高桔梗种子及幼苗抗旱性较好的外源物质及其浓度，为桔梗的规范化种植提供理论依据。试验结果表明:
　　 1、用12％PEG-6000模拟干旱胁迫显著降低了桔梗种子萌发的发芽势、发芽率和发芽指数，抑制了桔梗胚根的生长，且受胁迫的种子初始萌发时间延迟。用不同浓度的ALA、NO供体SNP和GB处理干旱胁迫下桔梗种子后，其发芽势、发芽率、发芽指数和胚根长有不同程度的变化。10～50mg·L-1的ALA对桔梗种子萌发抑制有一定程度的缓解作用，其中以10mg·L-1的ALA处理效果最好;0.05～0.25mmol·L1的SNP处理均能促进干旱胁迫下桔梗种子的萌发，以浓度为0.1mmol·L-1效果较好;GB处理浓度为1.0mmol·L-1时对干旱胁迫下桔梗种子的发芽势、发芽率、发芽指数和胚根长都有显著缓解作用;与干旱对照相比，差异显著(P＜0.05)。
　　 2、经过外源ALA、SNP和GB处理后，可以有效减缓桔梗幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量及叶绿素a/b比值的下降趋势，其中浓度为25mg·L-1的ALA、0.25mmol·L-1的SNP和2.5mmol·L-1的GB处理效果最显著，也就是说，此浓度下的三种外源物质能够较好的保护桔梗幼苗叶片光合结构免受干旱胁迫的伤害。
　　 3、干旱胁迫下，桔梗幼苗叶片活性氧和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量显著增加，抗氧化酶系统中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸酶(APX)等活性逐渐降低。分别用10M00mg·L-1的ALA、0.05～1.0mmol·L-1的SNP和1.0～20mmol·L-1的GB处理桔梗幼苗，均能缓解干旱胁迫对桔梗幼苗造成的氧化损伤，降低超氧阴离子(O2-·)和MDA含量的积累;提高SOD、POD、CAT和APX活性。随着处理时间延长，较低浓度的这三种外源物质对干旱胁迫下减缓桔梗幼苗叶片的氧化损伤效果较好，而较高浓度效果不明显。其中以ALA25mg·L-1、SNP0.25mmol·L-1和GB2.5mmol·L-1处理效果显著，减缓了O2-·和MDA含量增加，促进了抗氧化酶活性。这可能是适宜浓度的ALA、SNP和GB稳定了干旱胁追下抗氧化酶等生物大分子的结构和功能，抗氧化酶活性的稳定有利于清除过多的活性氧，减少干旱胁迫对植物的氧化伤害。
　　 4、干旱胁迫诱导桔梗幼苗叶片游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的积累。分别用10～100mg·L-1的ALA、0.05～1.0mmol·L-1的SNP和1.0～20mmol·L-1的GB三种外源物质处理后渗透调节物质含量进一步升高，其中以GB2.5mmol·L-1处理的桔梗幼苗差异最为明显。ALA25mg·L-1和SNP0.25mmol·L-1效果次之。表明三种外源物质可通过调节渗透物质代谢减缓干旱胁迫对桔梗幼苗造成的伤害。说明适宜浓度的这三种外源物质可以提高干旱胁迫下桔梗叶片的渗透保护能力。
　　 综上所述，不同浓度的ALA、NO供体SNP和GB处理对干旱胁迫下桔梗种子及幼苗生理具有一定程度缓解作用。10～１00mg·L-1的ALA中，浓度为10mg·L-1能显著提高干旱胁迫下桔梗种子萌发指标，浓度为25mg·L-1桔梗幼苗叶片光合色素含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量呈上升趋势，降低了O2-·和MDA的含量;0.05～１.0mmol·L-1的SNP中，以浓度为0.1mmol·L-1和0.25mmol·L-1的处理分别对桔梗种子和幼苗效果较好;1.0～20mmol·L-1的GB中，以浓度1.0mmol·L-1和2.5mmol·L-1的缓解效果较佳。其中以浓度为2.5mmol·L-1的GB缓解干旱胁迫桔梗幼苗的伤害，提高桔梗幼苗抗旱性效果最好，25mg·L-1的ALA和0.25mmol·L-1的SNP处理效果相当。

目录

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摘要

缩略词一览表(Abbreviation)

引言

第1章 文献综述

1．1 干旱胁迫对药用植物生理特性的影响

1．1．1 干旱胁迫对药用植物生长发育的影响

1．1．2 干旱胁迫对药用植物生理生化代谢指标的影响

1．2 提高植物抗旱性的途径

1．2．1 基因工程

1．2．2 外源物质调节

1．3 ALA在植物抗逆性生理作用方面的研究进展

1．4 一氧化氮(NO)在植物生理作用方面的研究进展

1．5 甜菜碱与植物的抗旱性方面的研究进展

1．6 桔梗的研究概况

1．6．1 形态特征

1．6．2 分布及生态特性

1．6．3 栽培与育种

1．6．4 桔梗的化学成分及药理作用和临床应用

1．6．5 桔梗的生理生长研究现状

1．7 研究目的、意义及技术路线

参考文献

第2章 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗种子萌发的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 种子萌发生理指标的测定

2．1．3 数据处理方法

2．2 结果与分析

2．2．1 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗种子发芽势和发芽率的影响

2．2．2 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗种子发芽指数和平均根长的影响

2．3 讨论

参考文献

第3章 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗叶片光合色素含量的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 实验设计与方法

3．1．3 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片Chl a含量的影响

3．2．2 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片Chl b含量的影响

3．2．3 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片总叶绿素含量的影响

3．2．4 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗叶片Car含量的影响

3．2．5 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片叶绿素a／b比值的影响

3．3 讨论

参考文献

第4章 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片氧化损伤及抗氧化酶活性的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 实验材料

4．1．2 实验设计与方法

4．1．3 数据处理

4．2 结果与分析

4．2．1 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片O2ˉ?含量的影响

4．2．2 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片MDA含量的影响

4．2．3 外源ALA、SNP和GB干旱胁迫下桔梗幼苗叶片SOD活性的影响

4．2．4 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片POD活性的影响

4．2．5 外源ALA、SNP和GB干旱胁迫下桔梗幼苗叶片CAT活性的影响

4．2．6 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片APX活性的影响

4．3 讨论

参考文献

第5章 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗渗透调节物质的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 实验材料

5．1．2 实验设计与方法

5．1．3 数据处理

5．2 结果与分析

5．2．1 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片游离脯氨酸含量的影响

5．2．2 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片可溶性蛋白含量的影响

5．2．3 外源ALA、SNP和GB对干旱胁迫下桔梗幼苗叶片可溶性糖含量的影响

5．3 讨论

参考文献

第6章 结论与展望

致谢

发表论文及参加课题一览表