氟對(duì)茶樹(shù)幼苗生理生化的影響及其作用機(jī)制研究.pdf

1、茶樹(shù)是自然界中一類(lèi)富集氟能力較強(qiáng)的植物,能從土壤、大氣及水中吸收大量的氟,比一般植物高出2-3個(gè)數(shù)量級(jí),但氟對(duì)茶樹(shù)生理生化方面的影響的研究還較少。本試驗(yàn)以中國(guó)主栽品種福鼎大白茶為材料,研究了氟對(duì)茶樹(shù)品質(zhì)成分、超微結(jié)構(gòu)、生理指標(biāo)方面的影響；分析了抗氧化系統(tǒng)及抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)在茶樹(shù)耐氟性方面的作用及機(jī)理,解析了氟在亞細(xì)胞中的分布及與氟鋁鈣之間在茶樹(shù)中的相互作用。本研究主要結(jié)果如下:
　　 1氟對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響采用水培法,研

2、究了不同濃度的氟對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響。結(jié)果表明:隨著氟濃度的增加,茶多酚、蛋白質(zhì)、總兒茶素及其單體含量降低；氨基酸和可溶性糖含量顯著升高；氨基酸組分大部分先升高后降低；金屬元素Ca、K、Cu、Zn的含量顯著下降,Mn的含量顯著升高,Fe的含量先升高后降低,Mg先降后升,但各處理間差異不顯著；各類(lèi)香氣成分的相對(duì)含量變化趨勢(shì)不盡相同,但香氣成分總量降低。以上結(jié)果表明氟對(duì)茶葉品質(zhì)成分的影響與氟水平有關(guān),隨著氟濃度的升高,茶葉品質(zhì)下降。

3、　　 2氟對(duì)茶樹(shù)葉片光合特性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響采用水培法,研究了不同濃度的氟對(duì)茶苗光合特性及細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:在低氟濃度(<2 mg/L)范圍,葉綠素含量和光合速率輕微增加,但無(wú)顯著差異；超過(guò)2 mg/L,隨氟濃度的增加,葉綠素含量和光合速率均顯著下降。通過(guò)透射電鏡發(fā)現(xiàn),在低濃度氟(<4 mg/L)處理下細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)有輕微損傷,如質(zhì)壁分離現(xiàn)象、類(lèi)囊體輕微膨脹等,當(dāng)氟濃度達(dá)到6 mg/L時(shí),細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞,且隨著

4、氟濃度的增加破壞越來(lái)越重,如葉綠體降解、線粒體空化等。以上結(jié)果說(shuō)明,氟對(duì)茶葉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的破壞導(dǎo)致了葉綠素含量和光合作用的下降。
　　 3氟對(duì)茶樹(shù)體內(nèi)活性氧代謝的影響3.1不同氟濃度對(duì)茶樹(shù)活性氧代謝的影響采用水培法,茶苗在不同氟濃度下培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)低濃度氟(2 mg/L)處理的茶苗葉片中的MDA和H2O2含量與對(duì)照比均無(wú)顯著差異,但隨著氟濃度的升高,兩者含量顯著升高；總SOD及分型SOD活性顯著下降,這對(duì)清除ROS是不利的,POD及

5、CAT活性均是先升高后降低,最大值分別在6 mg/L和4 mg/L,脯氨酸含量顯著增加,表明了抗氧化系統(tǒng)在低濃度范圍內(nèi)對(duì)氟脅迫作出了積極響應(yīng)；在ASA-GSH循環(huán)系統(tǒng)中,隨著氟濃度的增加,APX、GR、MDHAR均是先升高后降低,分別在4,2,2 mg/L達(dá)到最大值,之后活性下降,DHAR活性顯著下降；抗氧化劑ASA先升高后降低,這些均表明了在低濃度氟處理下大部分的抗氧化酶及抗氧化物質(zhì)對(duì)氟脅迫做出了抵御響應(yīng),保護(hù)茶樹(shù)不受ROS的破壞,但

6、隨著氟濃度的增加,超出了這些酶及抗氧化物質(zhì)的清除能力,導(dǎo)致過(guò)量的ROS積累。GSH顯著下降,ASA/DHA和GSH/GSSG的比值均顯著下降,也說(shuō)明了茶苗遭到了過(guò)量積累的ROS的破壞。以上結(jié)果表明了,通過(guò)抗氧化系統(tǒng)及ASA-GSH循環(huán)只能在一定程度上(低氟范圍)清除過(guò)量的ROS,隨著氟濃度的升高,這兩大系統(tǒng)的防御機(jī)能達(dá)到最大后下降。
　　 3.2茶樹(shù)體內(nèi)活性氧代謝對(duì)氟脅迫的動(dòng)態(tài)響應(yīng)采用水培法,一年生扦插苗在氟濃度為16 mg/L

7、的條件下培養(yǎng)0,6,12,24,48,72 h(不加氟為對(duì)照),結(jié)果表明:隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),MDA和H2O2與對(duì)照均無(wú)顯著差異,SOD活性顯著下降,POD、CAT、APX、GR等酶活性先升高后降低,在48h達(dá)到最大值；MDHAR、DHAR的活性及抗氧化劑ASA均顯著高于對(duì)照,GSH與對(duì)照差別不明顯；ASA/DHA及GSH/GSSG比值升高,這些結(jié)果均說(shuō)明茶樹(shù)在短期內(nèi)完全可以通過(guò)抗氧化酶及ASA-GSH循環(huán)系統(tǒng)清除過(guò)多的ROS,從而保護(hù)

8、茶樹(shù)不受ROS傷害,這也正是茶樹(shù)耐氟的機(jī)制之一。
　　 4鈣減輕茶苗氟鋁毒害的因?yàn)榧安铇?shù)耐氟的機(jī)制不論是氟鋁單獨(dú)處理還是氟鋁交互處理對(duì)茶樹(shù)葉片及根尖超微結(jié)構(gòu)的破壞均非常嚴(yán)重,而增施鈣后明顯減輕了葉片及根尖超微結(jié)構(gòu)的破壞程度,說(shuō)明鈣能有效的減輕氟鋁對(duì)茶樹(shù)的傷害。鋁處理和氟鋁交互處理的茶苗根細(xì)胞壁中的果膠含量均高于對(duì)照,增施鈣后即鋁鈣處理的茶苗根細(xì)胞壁中果膠含量比鋁單獨(dú)處理顯著下降,氟鋁鈣處理的茶苗根細(xì)胞壁中果膠含量比氟鋁交互處理顯

9、著下降。這說(shuō)明鈣減輕氟鋁對(duì)茶樹(shù)的傷害是因?yàn)殁}改變了細(xì)胞壁的組分。
　　 通過(guò)不同比例的氟鋁處理,結(jié)果表明在所設(shè)比例范圍內(nèi)鋁均未減輕氟對(duì)茶苗的傷害程度,反而加重了對(duì)茶苗的傷害。因此,氟和鋁以形成氟鋁絡(luò)合物而相互解毒的觀點(diǎn)還有待于進(jìn)一步的驗(yàn)證。在本試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn),無(wú)論是大田茶園的福安大白、烏牛早品種還是營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)的福鼎大白品種,氟在亞細(xì)胞中的分布均是細(xì)胞壁(F1)>細(xì)胞核和葉綠體(F2)>含核糖體的可溶性組分(F4)>線粒體(F3)。