硫化氫對(duì)鋁脅迫下油菜生長(zhǎng)的影響及調(diào)控機(jī)理研究.pdf

1、全世界大約有30％的可耕地為酸性土壤。在中國(guó)，酸性土壤遍及南方15個(gè)省區(qū)，總面積占全國(guó)土地總面積的22.7％。鋁毒被認(rèn)為是酸性土壤中限制作物生長(zhǎng)的主要障礙因子，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。解決土壤酸鋁問(wèn)題，對(duì)提高全球作物產(chǎn)量具有重要意義。H2S作為一種新型的信號(hào)分子，已被證明參與調(diào)節(jié)植物的多種生理過(guò)程。
　　為探究外源H2S對(duì)油菜是否有緩解鋁毒作用，本研究以甘藍(lán)型油菜品種浙雙758（Brassica napus L.cv.Zhesh

2、uang758）為試驗(yàn)材料，對(duì)發(fā)芽期及苗期油菜幼苗進(jìn)行了NaHS（H2S供體）和鋁(Al3+)的不同濃度處理，研究了外源H2S對(duì)鋁脅迫下發(fā)芽期、苗期油菜苗生長(zhǎng)及生理的影響，測(cè)定了油萊苗生物量積累等生長(zhǎng)指標(biāo)，Al積累量、活性氧、抗氧化酶活性等生理指標(biāo)，并觀察了葉肉細(xì)胞、根尖細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，探討了H2S緩解鋁脅迫對(duì)油菜生長(zhǎng)影響的機(jī)理。所得主要結(jié)果如下:
　　1.實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，鋁脅迫對(duì)發(fā)芽期油菜幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生了明顯的抑制作用。

3、具體表現(xiàn)在油菜苗莖、根長(zhǎng)減小，生物量積累下降，活性氧產(chǎn)生、膜脂過(guò)氧化加劇，莖中Al積累增多，抗氧化酶活性降低。而H2S預(yù)處理降低了酸鋁脅迫下油菜幼苗葉和根中的MDA和H2O2水平，APX、CAT、SOD、POD和GR等抗氧化酶活性增強(qiáng)。另外，高鋁脅迫對(duì)油菜幼苗葉肉細(xì)胞和根尖細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，葉綠體中類囊體膜降解，基粒片層稀疏，淀粉粒增多。根尖細(xì)胞液泡中及細(xì)胞壁周圍可見(jiàn)Al沉積，細(xì)胞器模糊不清。而在同濃度Al3+脅迫條件下，H2S

4、預(yù)處理有效緩解了Al3+對(duì)幼苗細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。葉肉細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰，葉綠體發(fā)育良好，淀粉粒減少。根尖細(xì)胞中線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器再現(xiàn)。
　　2.溫室水培試驗(yàn)結(jié)果表明，0.3 mM外源H2S可緩解由鋁毒造成的根伸長(zhǎng)抑制，促進(jìn)了鋁脅迫下油菜苗根長(zhǎng)、生物量等多項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的恢復(fù)，這可能與H2S處理下鋁在油菜苗體內(nèi)積累的減少密切相關(guān)。外源H2S還通過(guò)減輕鋁脅迫對(duì)葉綠素含量下降的影響，從而緩解了鋁對(duì)油菜光合作用的抑制。鋁脅迫下油菜葉和根

5、中O2·-、H2O2和MDA積累增多，外源H2S通過(guò)激活抗氧化酶系統(tǒng)活性，促進(jìn)了油菜苗對(duì)活性氧的清除，減輕了鋁誘導(dǎo)的氧化脅迫損傷。高濃度鋁處理時(shí)，葉肉細(xì)胞中線粒體雙層膜開(kāi)始解體，部分線粒體呈透明狀，嵴突數(shù)量減少，根尖細(xì)胞產(chǎn)生了較嚴(yán)重的變形，出現(xiàn)了輕微的質(zhì)壁分離現(xiàn)象，細(xì)胞內(nèi)外壁以及細(xì)胞內(nèi)部均存在一定量的黑色沉積物，細(xì)胞壁變薄且表現(xiàn)出犬齒狀的變形。細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊，細(xì)胞器解體。外源添加H2S后，油菜葉肉細(xì)胞葉綠體形狀、基質(zhì)密度和基粒結(jié)構(gòu)等得