外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根萌发及幼苗生长的影响

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:NickFlanders
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随着我国对植物耐受重金属污染不断深入的研究,植物內源激素外施来增强植物耐受性逐渐成为研究热点。在施加外源褪黑素(MT)增强植物耐干旱、高温、寒冷等逆境能力的相关研究已开展不少,但通过外施褪黑素增强草坪草植物耐受重金属污染方面的研究还较少。因此,本实验选用世界三大暖季型草坪草之一的狗牙根(Cynodon dactylon)为研究材料,重金属铅(Pb)为污染因子,探讨其种子及幼苗在不同铅浓度下对铅污染土壤的耐受性。施加不同浓度的外源褪黑素,通过调节抗氧化系统来增强狗牙根对铅的耐受能力。主要研究结果如下:(1)重金属Pb浓度高500mg/kg时,对狗牙根种子造成明显伤害,使其发芽率降低,甚至难以萌发。在500mg/kg的Pb胁迫下,进行不同浓度褪黑素预处理,其发芽率明显提高。褪黑素预处理可提高抗氧化酶(POD,SOD)的活性从而减少膜脂过氧化程度(MDA含量降低),增加叶绿素含量及生物量。外源褪黑素不同浓度缓解效果排序为:20μmol/L>50μmol/L>5μmol/L>100μmol/L,因此,最佳预处理浓度为20umol/L。(2)在1000mg/kg及2000mg/kg的Pb胁迫下,外源预处理20μmol/L和100μmol/L的褪黑素,可通过提高抗氧化酶活性及非酶抗氧化物质含量有效缓解Pb胁迫对狗牙根幼苗的氧化伤害,减少膜质过氧化程度,增加生物量。受到铅胁迫的狗牙根植株出现叶片枯黄萎焉以及ROS含量增加的现象。预处理浓度为20μmol/L和100μmol/L的褪黑素可显著增加狗牙根幼苗的抗氧还酶(SOD,POD,CAT,APX和GR)活性以及非酶抗氧化物质(AsA和GSH)的含量。从而使活性氧(H2O2和O2-)积累减少,最终降低其膜脂过氧化程度和细胞渗透率。这些改变有助于维持铅胁迫下狗牙根叶片的相对含水量,促进叶绿素的合成,提高生物量的积累。对于重金属胁迫下的狗牙根幼苗施用褪黑素的最佳浓度:20μmol/L,中浓度的褪黑素缓解Pb对狗牙根幼苗的胁迫有显著作用。(3)在1000mg/kg的铅胁迫下,单独施用20μmol/L褪黑素预处理狗牙根幼苗,主要通过调节谷胱甘肽含量及乙二醛酶系统增强狗牙根对铅胁迫的耐受性。外源性褪黑素通过增加狗牙根生物量,增强其光合色素以及可溶性蛋白的含量,同时降低相对电导率,保证细胞膜透性,维持渗透平衡。在增加谷胱甘肽含量(GSH,GSSG以及GSSG/GSH)的同时,提高乙二醛酶系统(Gly I和Gly II)的活性,来减少甲基乙二醛(MG)和活性氧积累(ROS)对植物造成的毒害,从而在一定程度上增强狗牙根在Pb处理下的耐性。
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