外源硫化氢对干旱胁迫下烟草幼苗生理特性影响的缓解研究

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本研究以烟草品种豫烟10号作为试验材料,利用水培方式,使用PEG-6000模拟干旱胁迫,以硫氢化钠(NaHS)作为外源硫化氢供体,通过在营养液中加入不同浓度硫氢化钠对烟草幼苗进行预处理,从生理生化特性、光合参数和荧光参数等方面分析外源硫化氢对干旱胁迫下烟草幼苗的影响,主要的研究结果如下:1.在干旱环境下,烟草幼苗的生长会受到明显抑制,含水率下降,叶绿素被降解同时含量下降,影响正常的生理反应。0.4mmol/L NaHS处理可以有效的改善幼苗的生理状态,一定程度上解除干旱胁迫对烟草的生长抑制效果,幼苗叶片中主要渗透物质脯氨酸、可溶性糖的含量显著上升,叶片水势和叶片含水率提高,保护酶活性显著提高,有效保护叶绿体结构的稳定,提高叶绿素含量。外源硫化氢预处理具有明显浓度梯度现象,适宜浓度的NaHS处理可以提高烟草幼苗的耐受性,高浓度会产生较为明显的毒性,加剧胁迫状态,0.4mmol/L NaHS处理可以有效的增强烟草幼苗的耐旱性。2.干旱胁迫会导致烟草幼苗产生严重的氧化胁迫,过氧化氢含量显著提高,同时烟草体内的抗氧化酶发挥作用,活性提高,但是体内活性氧的动态平衡遭到破坏,丙二醛大量生成,造成严重的脂质过氧化,细胞膜结构被破坏,烟草叶片的电导率显著提高,细胞内含物外流,根系活力同样受到影响,水分及营养吸收能力下降。而外源硫化氢预处理有效提高了烟草体内主要的抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶以及抗坏血酸过氧化物酶的活性,有效清除了叶片内的部分过氧化物,丙二醛含量下降,叶片电导率下降,另外根系活力上升,增强了在逆境环境下对水分和营养物质的吸收。3.烟草幼苗在干旱条件下,光合参数会不同程度的下降,破坏了正常的呼吸作用和光合作用。使用外源硫化氢预处理后,幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等指标均有显著提高,而胞间CO2浓度和水分利用效率显著降低,研究结果表明外源硫化氢处理可以增加CO2的吸收量,一定程度缓解由于气孔因素限制造成的光合作用下降,保持幼苗在干旱胁迫条件下的较强的光合能力。4.干旱胁迫会造成烟草幼苗叶片的荧光参数指标显著下降,降低光合速率,抑制能量传递。干旱胁迫会降低PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)等指标,非光化学猝灭系数(NPQ)指标上升,经过外源硫化氢预处理后,烤烟叶片的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP等系数上升,减小了 NPQ系数,降低热耗散对光合机构的影响。5.干旱胁迫会造成烟草幼苗叶片细胞发生质壁分离,叶绿体内部结构开始降解,嗜锇颗粒增多,导致光能转化效率降低和光合速率下降,而外源硫化氢预处理的叶片内,细胞结构得到一定的保护,细胞器形态较好,叶绿体内部结构虽有影响,但仍可以清晰分辨,这些结果表明使用外源硫化氢预处理可以有效地提高烟草的耐旱性。6.烟草幼苗的含水率会随胁迫时间的增加而降低,水分的减少造成幼苗渗透物质呈现先上升后下降的趋势,随着胁迫时间增长,抗氧化酶活性的不足,造成丙二醛含量持续上升,质膜透性变大,而经过外源硫化氢预处理后的烟草幼苗可以保持较高的抗氧化酶活性,维持体内的氧化平衡,同时较高的根系活性和叶绿素含量的上升都有利于在逆境环境下幼苗的生存,外源硫化氢有助于在干旱胁迫处理后期保持幼苗体内物质的稳定。
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