短期高铵胁迫对小麦幼苗光合特性的影响【字数:7865】
目录
摘要 Ⅰ
关键词 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
KEY WORDS Ⅱ
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 试验设计 2
1.2 项目测定方法 3
1.2.1 生物量及形态学指标 3
1.2.2 水势和渗透势 3
1.2.3 叶绿素含量 3
1.2.4 光合指标 3
1.2.5 叶片荧光参数 3
1.2.6 叶片氮、磷、钾、镁含量 4
1.3 数据分析 4
2 结果与分析 4
2.1 形态特征与干物质积累 4
2.2 叶片水势和渗透势 4
2.3 叶绿素含量 6
2.4 叶片光合特性 6
2.5 叶绿素荧光参数 7
2.6 电子传递速率 8
2.7 叶片氮、磷、钾、镁含量 9
3 讨论 10
致谢 12
参考文献 13短期高铵胁迫对小麦幼苗光合特性的影响
摘 要
高铵胁迫下小麦光合能力显著降低,但其响应特征和内在机理尚不清楚。本研究选用高铵敏感型品种扬麦20(YM20)和耐高铵型品种徐麦25(XM25)为材料,采用水培试验,研究了短期高铵胁迫对小麦幼苗生长及光合特性的影响。研究结果表明,短期高铵胁迫对两个品种的植株干重、株高、最大根长和顶展叶叶面积无显著影响,但显著降低了YM20的根系干重。短期高铵胁迫下两个小麦品种幼苗的叶片水势、叶片渗透势和根系渗透势均显著降低,同时两个小麦品种的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度也显著降低。短期高铵胁迫显著提高了两个小麦品种叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量,但对叶绿素a/b、叶绿素/类胡萝卜素、电子传递速率、最大光化学效率、实际光化学效率无显著影响。短期高铵胁迫下两个品种叶片钾含量显著下降,叶片氮含量和磷含量提高,但镁含量无显著变化。因此,短期高铵胁迫下叶片水势降低、气孔开放受限导致光合能力降低,且耐铵型品种受到的抑制程度较小。
引言
作物产量的提高依赖氮肥的大量投入,目前主要的氮肥 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072@
形式有尿素(CO(NH2)2)、硝酸盐(NO3)(主要用作硝酸铵)、铵盐(硫酸铵及磷酸铵等)和无水氨等。NH4+的特点之一是可以混杂于酰胺和氨基酸中发挥作用。主要成分为碳酰胺的尿素,可以利用植物和土壤微生物中的脲酶,首先转化为NH4+形式,然后被土壤吸收发挥作用,因此尿素被认为是全球农业使用量较高的氮肥之一。另外与NO3相比,NH4+只需要较少的能量即可直接被植物同化,且易被土壤吸附不易淋洗;除此之外,全球气候变暖问题受到广泛关注, 大气中CO2含量升高,使某些作物[1]和海藻[2]中硝酸盐的同化作用很难得到发挥,因此,施用铵态氮肥来减少氮损失、提高氮肥利用率和降低环境污染在未来将会越来越重要。
土壤溶液中氮浓度的变化可以在几个数量级之间,这主要与土壤所处环境有关。一般来说,大多数农业和自然生态系统中的首要氮源是NH4+[3, 4]。多种因素能够影响NH4+在生态系统中的丰度,例如土壤的化学性质、温度、酸碱度、氧化作用、有机化合物的沉淀、CO2和光照[57]。研究表明,在大多数自然和半自然生态系统的土壤中,植物以硝化作用为主通常发生在通气条件较好的土壤中,此时NO3N的浓度常比NH4+N高10~1000倍;植物以NH4+为主要氮源通常发生在酸性及淹渍、温度较低的土壤中,此时硝化作用遭受抑制。在较低浓度NH4+(<3mM)时,NH4+往往是植物首选氮素来源,但NH4+浓度过高直至超过某一界限时,将造成毒害[8]。这个界限称为阈值,不同植物或同一植物不同品种间阈值也不同[912]。如水稻、蓝莓和洋葱能适应较高的NH4+浓度[5],很少达到NH4+毒害的阈值,一些旱作植物,如小麦、玉米等,则易遭受高铵毒害[13, 14]。氮是光合器官的重要组成部分,许多研究表明,高铵胁迫显著抑制了光合作用,但对其潜在机制的认识较少,特别是在敏感植物中。
光合作用是作物物质积累和能量代谢的基础,作物生长过程中积累的干物质90%以上都是来自光合作用的产物[15]。植物叶片吸收光能,将CO2和水同化为有机物并释放氧气,其过程主要受气孔导度、叶肉导度、电子传递速率以及Rubisco羧化速率的限制。氮素形态和叶片氮含量显著影响叶片气孔导度进而间接影响光合。有研究指出NH4+N供应的小麦和大麦中由于气孔关闭导致CO2同化率降低[16, 17];但也有研究发现,与NO3N相比,NH4+N培养的菜豆和烟草等植物具有更高的气孔导度和CO2同化率[18, 19]。因此,高铵胁迫下光合能力降低可能与气孔导度的变化有关,但其响应特征和机理尚不明确。除此之外,叶片氮含量和氮素形态也显著影响叶肉导度,有研究指出氮供应过量时叶绿体体积增大,CO2从细胞膜到叶绿体的传输距离减少,叶肉导度增加[20];也有研究结果指出高氮条件下叶绿体数量增加进而导致叶肉导度增加[21]。与NO3N相比,NH4+N培养的植株比叶面积明显降低,叶片扩张受到抑制,叶片中叶绿素和氮含量升高[22],因此高铵胁迫也可能通过影响叶片结构来调控叶肉导度。
氮素是叶绿素的主要成分,有研究指出高铵胁迫下叶片黄化,叶绿素含量降低,但也有研究指出高铵胁迫下叶绿素含量升高,因此叶绿素含量的变化与高铵处理的浓度和时间有关。叶绿素能够将光能转化为化学能完成能量转换,这一过程是通过类囊体膜上的色素吸收光能,将位于基态的电子激发到激发态。有研究指出,NH4+N导致细胞内氧化还原失衡进而影响植物的新陈代谢,NH4+N供应下,植物细胞内的氧化还原稳态遭到破坏,ROS含量缓慢升高,NH4+毒害症状可能归因于氧化胁迫[23, 24]。在NH4+N培养期间,叶绿体内的光合电子传输链可能被过度还原,导致ROS的含量升高[25]。对菠菜[26]、甜菜[27]、大麦[28]和玉米[29]的研究指出NH4+N处理下植物的光合速率降低;但在豌豆、菜豆和拟南芥的研究中指出NH4+N对叶绿体电子传递链没有负面影响[22, 23, 30, 31]。因此,短期高铵胁迫下电子传递速率是否是限制叶片光合的关键因素需要进一步分析。
原文链接:http://www.jxszl.com/nongxue/zwbh/606216.html