NaHCO3脅近對煙草的毒害機理研究.pdf

1、UniversityCode：10225RegisterCode：B11050DissertationfortheDegreeofDoctorComparativeToxicityofNaHC03andNaClStressonTabacco(NicotianatabacumLinn)Candidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination

2、：University：ZhangZhongHuaProfZUYuangangDoctorBotanyJune2011NortheastForestryUniversity摘要摘要土壤鹽堿化導(dǎo)致作物大量減產(chǎn)，甚至產(chǎn)生不毛之地，在過去的50年里，大量研究已逐漸揭露了鹽的毒害機理，但此毒害作用多以中性NaCl為基礎(chǔ)，近幾年己研究表明堿性NaHC03和Na2C03能夠產(chǎn)生更大的危害，同時也有研究者認(rèn)為堿性碳酸鹽和中性鈉鹽對植物是兩種不同的脅迫

3、，所以進一步研究堿性鹽的毒害機理將有助理解堿性鹽加強的毒害作用。本文以煙草(NicotianatabacumLinn)為研究對象，利用非損傷離子探針技術(shù)、激光共聚焦顯微鏡技術(shù)、透射電子顯微鏡等技術(shù)，從N礦的吸收、積累和毒害出發(fā)，試圖揭示NaHC03相對于中性NaCl能夠?qū)χ参锂a(chǎn)生更嚴(yán)重危害的機理和NaHC03脅迫相對于NaCl脅迫的不同。主要結(jié)論如下：(1)Na的吸收和區(qū)室化：當(dāng)NaCl和NaHC03分別加入到植物生長液中時，根細胞曠的

4、外流速度分別為241pmolcm之s‘1和542pmolcm2s一，堿性NaHC03應(yīng)激顯著增加了一的外流速度，同時細胞內(nèi)液泡pH值從534變化到664，液泡明顯堿化。NaHC03脅迫3天后Na外排速率增加，但這種外排不受礬酸鈉的抑制，同時外排的速率和溶液的pH成一定的正相關(guān)性。這些結(jié)果表明NaHC03加入后礦大量外流，液泡堿化，‘導(dǎo)致細胞膜透性增加，NaHC03脅迫導(dǎo)致增加的Na外流速度不是因為NaM反向轉(zhuǎn)運體活性增強，而是因為細胞質(zhì)

5、中積累高的Na濃度，細胞透性的增加可能導(dǎo)致細胞選擇性吸收功破壞，最終引起離子區(qū)室化的失敗。(2)Na的積累和毒害部位：一個月的鹽堿脅迫結(jié)果顯示NaHC03脅迫中根冠比例顯著降低，葉的蒸騰速率和C02吸收速率顯著降低，生物量積累較同濃度NaCI脅迫顯著下降，但NaHC03脅迫老葉中Na的積累為111明顯低于同濃度NaCl脅迫下Na積累率122，這些結(jié)果說明低的根冠比例和蒸騰速率抑制Na的向上運輸和積累，Na的危害主要集中于根部，有別于Na

6、Cl脅迫中Na積累和危害的主要部位為葉的結(jié)論。(3)根細胞壁代謝與抗氧化酶活性：不同鹽堿溶液黑暗處理48h，煙草根細胞壁成分中，可溶性糖和處理液pH成負相關(guān)；當(dāng)處理液pH大于85時，溶液pH值和半纖維素HCl和HC2成正相關(guān)，表明堿加速糖的分解和流出，同時在高pH下，果膠百分含量降低導(dǎo)致半纖維素百分含量上升，由于在高pH值下24小時內(nèi)根細胞活力已經(jīng)喪失，所以果膠含量的下降主要來自于堿對果膠的水解作用。24小時的高濃度鹽(400mMNaC

7、l)和堿(200mMNaHC03，100mMNa2C03)脅迫總體表現(xiàn)為對根抗氧化酶活性影響大于對葉抗氧化酶活性的影響，并且鹽和堿對不同的抗氧化酶存在不同的影響，鹽對CAT和GR活力破壞更重，而高pH值對SOD、APX和POD活力存在更大的影響。(4)細胞器危害與程序化死亡：煙草原生質(zhì)體脅迫8小時表明NaHC03脅迫比NaCl脅迫更易造成原生質(zhì)體的破碎和線粒體的空泡化，透射電鏡進一步分析表明在質(zhì)膜破碎前，細胞內(nèi)的內(nèi)膜系統(tǒng)遭到破壞，細胞內(nèi)