光胁迫对葡萄植株生长和生理特性的影响毕业作品.docx

1、光胁迫对葡萄植株生长和生理特性的影响毕业作品BI YE SHE JI光胁迫对葡萄植株生长和生理特性的影响所在学院 生物与环境学院 专业班级 生物技术 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日摘 要以一年生“鄞红”葡萄盆栽苗为材料，研究在1000、2000、3000、4000勒克斯(Lx)光照强度处理下对葡萄植株生长和生理特性的影响。试验结果表明：高光(4000lux)胁迫促进了植株根系的生长，与低光照强度(2000lux)相比，可溶性蛋白质含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著升高，丙二醛(MDA)含量增加不显著；在2000lux光强处

2、理下，根系受到轻害；随着光强的降低，受害症状加重，可溶性蛋白含量先升后降而MDA含量显著上升；CAT、POD和SOD三种酶活性均先升后降；随着胁迫时间的延长，可溶性蛋白含量以及三种酶活性均出现不同程度的下降，MDA含量显著上升；低光强(2000lux)胁迫显著阻碍了根系和地上部分的生长，根长、根表面积、根体积、根平均直径都随光照强度的增加而升高。研究表明：“鄞红”葡萄在高光强(4000lux)下能正常生长，在低光强(1000lux)条件下生长受阻直至死亡。关键词：光胁迫；“鄞红”葡萄；生长；生理指标ABSTRACTOne-year-old yinhong grapes potted seedl

3、ings were taken as materials t-o study the effects of plants growing grapes and physiological characteristics influence in 1000, 2000, 3000, 4000(Lx) light. The result showed that highlig-hts (4000lux) stress was promoted the growth of root system, and low light intensity(below 2000lux), compared wi

4、th soluble protein content, catalase(CAT)and peroxidase(POD) and the activities of superoxide dismutase(SOD) were si-gnificantly increased, malondialdehyde(MDA) content increased little significa-nt.The roots were Minor damage under 2000lux light. With the reduction of l-ight intensity, suffer a sym

5、ptom aggravating, soluble protein contents were in-cresed first and then dropped but the MDA contents were to rise significantl-y. At first, the activities of CAT, PODand SOD go up, but finally all desend.With the stress go on, soluble protein contents and three enzyme activities w-ere in different

6、degree of decline, but the contents of MDA rise significantly.I-n low light (below 2000lux) stress hindered the root system and the earth si-gnificant part of growth, root length, root surface area, root volume and the root meandiameter were rised with the increase of light intensity. The reserchsho

7、wed that Yinhong grapes can grow normally under the highlight (4000lux), but with the concentration of light increased, the plants would be damage-d and even die.Key words: Light stress; Yinhong grapes; Growth; Physical signs1 前言光是植物光合作用的基本能源。光不足无疑会限制光合作用的快速进行。但是，光过量也不是好事，会造成光胁迫,引起植物光合作用的光抑制，特别是在低温干

8、旱或其它不良环境因素同时存在，或者当弱光下生长的植物被突然转移到很强的光下时，会引起光合机构的不可逆破坏1。现今我国栽培葡萄大多趋于以非加温的日光温室和塑料大棚为主，光胁迫在葡萄生产中是一种较为普遍的逆境环境。研究表明，低温弱光导致蔬菜作物生长停滞，产量下降，叶片叶绿素含量、淀粉含量、Rubisco活性、净光合速率以及光系统II(PSII)光合电子传递量子效率下降和可溶性糖含量、非光化学猝灭的上升2- 5。在低温弱光胁迫下，从PSII的电子传递到碳代谢的有关生理指标以及反映弱光利用能力的光补偿点很快出现规律性变化，PSII原初电子转换效率、荧光猝灭系数以及催化碳代谢的关键酶的活性受到限制6。1

9、.1国内外研究现状有关弱光胁迫对作物影响的研究,国内外已有很多报道7-11。虽然对于葡萄的研究在很多年前就开始了，但是都主要集中在干旱胁迫，水分胁迫，盐胁迫和高温胁迫。陈丽等12通过研究表明干旱胁迫对葡萄光合作用、保护酶系统及显微结构有着重要影响，提出了现今葡萄干旱胁迫研究中的几个问题，同时也展望了有关研究的发展方向；罗海波等13通过对两年生结果的“赤霞株”葡萄的研究，得出了高温胁迫抑制了葡萄的生长和发育，降低了葡萄果实的产量和品质；房玉林、陈洁等14以两年生盆栽葡萄为材料，品种为丽珠，分别在50%、40%和30%的土壤最大田间持水量下进行水分胁迫后, 测定其光合指标和光合色素含量的变化，研究

10、表明，随胁迫时间的延长，净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)均呈下降趋势；葡萄光合能力随胁迫程度的加重而下降。叶绿素含量随胁迫时间延长和程度加深而降低，叶绿素a/ b 的值较稳定,类胡萝卜素的变化幅度相对较小14。随着环境的变化和科技水品的发展，人们发现光胁迫在葡萄的生产中也起着重要作用。近年来，人们在植物对光胁迫响应与适应机制研究中的兴趣，已经由光合机构的光破坏转移到光破坏的防御。在人口不断增长的今天，做到科研与生产有机结合，将光胁迫对葡萄生长和发育的影响应用于实践当中，对于21世纪的农业生产有非常重要的现实意义。1.2本试验研究的目的和意义在南方，

11、尽管气温高，葡萄成熟上市早，但也存在上市集中的缺电。另外，由于高温多雨、空气湿度大、光照不足，不但真菌病害严重、防治成本高，而且果实品质差，难以适应激烈的市场竞争，从而限制了优质葡萄在南方地区的大量发展15。我国南方葡萄种植主要以大棚设施栽培为主，大棚内的光照强度与葡萄生长紧密相关。本试验通过以一年生“鄞红”葡萄为材料，在不同的光照强度下观察葡萄的生长状况，从而得出该种葡萄幼苗生长的最适光强，为大棚设施栽培提供有力的科学依据。2 材料与方法2.1实验材料与仪器设备2.1.1 实验材料温室下1年生“鄞红”葡萄盆栽幼苗功能叶片选为原材料2.1.2 主要仪器和设备表1 主要仪器设备仪器名称型号生产厂

12、家数显恒温水浴锅HH-2常州国华电器有限公司真空干燥箱DZF-6050上海一恒科技有限公司电子精密天平AB-L梅特勒托利多仪器有限公司台式冷冻离心机3K30上海实维实验仪器有限公司叶绿素仪SPAD-502Made in Japan高速壹式离心机TGL-18C上海安京科学仪器厂光合速率仪PB0402北京益康农科技与发展有限公司可见分光光度计V-1100D上海美普达仪器有限公司紫外可见分光光度计UV-1600上海美普达仪器有限公司2.1.3实验试剂本研究所采用的主要试剂如表2所示。表2 实验试剂一览表试剂类型规格生产厂家愈创木酚分析纯杭州中香化学有限公司磷酸氢二钠分析纯国药集团上海化学试剂厂磷酸二

13、氢钠分析纯国药集团上海化学试剂厂磷酸二氢钾分析纯天津市科密欧化学试剂有限公司30%过氧化氢分析纯天津市博迪化工有限公司氯化钠分析纯上海强顺化学试剂有限公司硫代巴比妥酸生化试剂国药集团化学试剂有限公司氢氧化钠分析纯浙江中星化工试剂有限公司乙酸乙酯分析纯天津市博迪化工有限公司氯代三苯基四氮唑分析纯国药集团化学试剂有限公司琥珀酸分析纯国药集团化学试剂有限公司考马斯亮蓝高纯南京建成生物工程研究所核黄素分析纯上海朗瑞精细化学品公司EDTA-Na2分析纯上海生物工程有限公司聚乙烯吡咯烷酮分析纯上海展云化工有限公司2.2实验设计本试验时间为2011年06月25日2011年08月05日，以1年生“鄞红”葡萄盆

14、栽为试验材料。2011年05月27日，在试验地选择了48株生长健壮、形态大小基本一致的葡萄幼苗，定植于直径12cm、高度15cm的塑料花盆中，每盆种1株葡萄幼苗。每盆基质为3.5kg，基质为粘质壤土，含有机质22.1mg/kg，pH5.5，碱解氮30.6mg/kg，速效磷 8.4mg/kg，速效钾85.3mg/kg。移入实验室，人工气候室内，参数设置如表3所示。表3 主要参数参数名称参数值光照时间6301830相对湿度 65温度6301830时25；1830630时18CO2通风循环定植45周待植株生长稳定后，即2011年06月25日将48株葡萄幼苗分成4组，每组12株共3个重复。在人工气候室

15、分别设置1000 lux、2000 lux、3000 lux和4000 lux光照强度对葡萄幼苗进行处理，以后每天固定在1700时浇100mL静置隔夜的自来水一次。从2011年06月25日处理前开始第一次采样，每隔10天采样一次，即2011年07月03日，2011年07月13日，2011年07月23日，2011年08月02日共4次采样。采样时随机选取2-3株葡萄于植株中部采取功能叶片，样本叶片采集后装入塑料袋并扎口，立即置于-80的冰箱保存备用。分别测定可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性。处理30天之后还需额外

16、测定根系和叶片的形态特征。2.3 测定方法2.3.1形态特征的观测实验结束后，每个处理选取3株植株根系清洗干净，采用万深LA-S系列植物图像分析系统测定叶片和根的形态特征。2.3.2叶绿素的测定从每个处理12株葡萄幼苗中随机选取5株进行测定，测定时采用SPAD-502+PULS叶绿素仪测定植株中部功能叶片，得出每个处理总叶绿素含量的平均值。2.3.3 光合速率的测定采用便携式光合蒸腾仪(北京益康农科技发与展有限公司)于中午10点至下午2点阳光充足条件下测定植株中部功能叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度和水分利用率，每个处理测定3株，计算出测量数据的平均值。2.3.4丙二醛的测定

17、丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法16。取不同处理植株的中部叶片1.0g剪碎，加入10%三氯乙酸(TCA)2mL，在冰浴的研钵内研磨成匀浆，进一步加入8mLTCA充分研磨，匀浆以4000r/min离心10min。上清液即为丙二醛提取液。取两支试管，分别标为1管和2管。1管中加入2mL提取液和2mL0.6%TBA液，混匀，在试管上加盖塞。2管中加入2mL蒸馏水和2mL0.6%TBA液，混匀，在试管上加盖塞。将试管放入沸水浴中煮沸10min(自试管内溶液中出现小气泡开始计时)。取出试管冷却，3000r/min离心15min。取上清液并量其体积。以2管为空白对照测定532nm、600nm和450nm处

18、吸光度。根据测得的吸光度，按下列公式计算提取液中丙二醛的浓度。C(mol/L)=6.45(A532-A600)-0.56A450根据下列公式得出样品中MDA含量MDA(mol/g)=MDA浓度(mol/L)提取液体积(mL)(样品重量(g)1000)2.3.5可溶性蛋白含量测定可溶性蛋白的测定采用考马斯亮蓝G-250染色法16。2.3.5.1标准曲线的绘制取6支试管，按表3加入试剂，摇匀，向各管中加入5mL考马斯蓝试剂，摇匀，并放置5mL左右，以0号试管为空白对照，在595nm下比色测定吸光度。以蛋白质含量为横坐标，以吸光度为纵坐标绘制标准曲线。表4 绘制标准曲线的各试剂加入量试剂管号0123

19、45标准蛋白质（mL）0.000.200.400.600.801.00蒸馏水量（mL）1.000.800.600.400.200.00蛋白质含量（g）0.0020.0040.0060.0080.00100.002.3.5.2样品测定(1)样品提取。称取鲜样0.5g。用5mL蒸馏水或缓冲液研磨成匀浆后，3000r/min离心10min，上清液备用。(2)吸取样品提取1.0mL，放入试管中，加入5mL考马斯蓝试剂，摇匀，放置2min后在595nm下比色，测定吸光度，并通过标准曲线查得蛋白质含量。2.3.5.3结果计算样品中蛋白质的含量=(CVT)/(VSWF1000)(mg/g)式中：C-查标准曲

20、线值，g VT-提取液总体积，mL WF-样品鲜重，gVS-测定是加样量，mL2.3.6超氧化物歧化酶的测定超氧化物歧化酶的测定采用氮蓝四唑(NBT)法17。称取不同处理的植株叶片(去叶脉)0.5g于预冷的研钵中，加1mL磷酸缓冲液在冰浴下研磨成浆，加缓冲液使终体积为5mL。在4条件下10000r/min下离心15min，上清液为SOD粗提液。取透明度好、质地相同的试管7支，5支为样品管，2支为对照管，按表5加入各溶液。表5 各溶液加入量试剂（酶）测定管用量（mL）空白和对照管用量（mL）0.05mol/L 磷酸缓冲液1.500.00130mmol/L Met溶液0.301.50750mol/

21、L NBT溶液0.300.30100mol/L EDTA-Na20.300.3020mol/L 核黄素0.300.30酶液0.05Dn缓冲液 0.05蒸馏水0.250.25总体积3.003.00混匀后，给1支对照管罩上比试管稍长的双层黑色硬纸套遮光，与其他各管同时置于4000lx日光灯下反应15min(要求各管照光情况一致，反应温度控制在2535之间，使酶活性高低适当调整反应时间)。反应结束后，用黑布罩盖上试管，终止反应。以遮光的对照管作为空白，分别在560nm下测定各管的OD值，计算SOD活性。已知SOD活性单位以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位表示。按下式计算SOD活性：SOD总

22、活性u/g(FW)=(ACKAE) VT/ACK0.5FWV1SOD比活力u/mg(蛋白)=SOD总活性/蛋白质含量式中：SOD总活性以酶单位每克鲜重表示比活力单位以酶单位每毫克蛋白表示ACK-照光对照管的吸光度AE-样品管的吸光度VT-样液总体积，mLV1-测定时样品用量，mLFW-样品鲜重，g蛋白质含量单位为，mg/g2.3.7 过氧化物酶的测定过氧化物酶的测定采用愈创木酚比色法18。称取植株叶片1g，剪碎，放入研钵，加适量磷酸缓冲溶液，冰浴上研磨成匀浆，以4000r/min离心15min，上清液转入100mL容量瓶中，残渣再用5mL磷酸缓冲溶液提取一次，上清液并入容量瓶中，定容至刻度，贮

23、于低温下备用。取光径1cm比色杯2支，于1只中加入反应混合液3mL和磷酸缓冲溶液1mL，作为对照。另一只加入反应混合液3mL和上述酶液1mL，立即开启秒表记录时间，于分光光度计上测量波长470nm下吸光度值，每隔1min读数一次。根据下列公式计算过氧化物酶活性过氧化物酶活性u/(gmin)=(A470VT)/(WVS0.01t)式中：A470-反应时间内吸光度的变化 W-植物鲜重，g VT-提取酶液总体积，mL VS-测定时取用酶液体积，mL t-反应时间，min2.3.8过氧化氢酶的测定过氧化氢酶活性的测定采用紫外吸收法17。称取不同处理的植株根系细根0.5g置于研钵中，剪碎，加入23mL4

24、下预冷的pH7.8磷酸缓冲液和少量石英砂研磨成匀浆后，转移至25mL的容量瓶中，用该缓冲液冲洗研钵数次，合并冲洗液，并定容至刻度。混合均匀后将容量瓶置于5冰箱中静置10min，取上清液于4000r/min下离心15min，上清液即为过氧化氢酶粗提液，5下保存备用。取10mL试管3支，其中2支为样品测定管，1支为对照空白管(将酶液煮死)，按表6顺序加入试剂。表6 紫外吸收法测定H2O2样品液配制表管号S0S1S2粗酶液（mL）0.20.20.2pH7.8磷酸（mL）1.51.51.5蒸馏水（mL）1.01.01.025预热后，逐管加入0.3mL 0.1mol/L的H2O2，每加完一管立即计时，并

25、迅速倒入石英比色皿中，在240nm下测定吸光度，每间隔1min读数1次，共测4min，将3支试管全部测定完后，根据所测得的吸光度，按下式计算酶活性。以每分钟A240减少0.1的酶量为1个酶活性单位（U）。过氧化氢酶活性U/(gmin)= (A240VT）/（0.1V1tFW)式中： A240=AS0-(AS1+AS2)/2AS0-为加入煮死酶液的对照管的吸光度AS1，AS2-为样品测定管的吸光度VT-为提取酶液总体积，mLVS-为测定时所用酶液体积，mLW-为样品的鲜质量，gt-为从加H2O2开始到最后一次读数的时间，min0.1-为A240下降0.1时的1个酶活性单位，U3 结果与分析3.1

26、 不同处理对葡萄生长的影响从表7中可以看出，在不同的光照强度处理下，根长、根表面积、根体积以及根平均直径都随光强的增加呈现出上升趋势，在4000lux光强下，“鄞红”葡萄幼苗根系的根长、表面积、体积以及平均直径与前面光强相比有明显提高，特别比1000lux和2000lux光强下上升更显著，而在30004000lux光强条件下变化的趋势细小。但在4000lux光强条件下，幼苗根系的根长、表面积、体积以及平均直径均是最大值。表明，在4000lux光强条件下更适于葡萄幼苗的生长。表7 不同处理对葡萄叶片和根系生长状况的影响处理条件根叶长度（cm）表面积(cm2)体积(cm3)平均直径(mm)叶面积叶

27、片面积叶柄面积处理509.798152.8196.34820.695994.16888.243.94处理805.156213.20458.23140.7591312.94960.0534.11处理832.87249.74769.30310.8421499.31495.3632.63处理1087.293266.013510.82740.8951545.751513.12424.73.2 光胁迫对葡萄生理指标的影响3.2.1 叶绿素含量的影响图1 不同处理鄞红葡萄叶绿素含量的变化从图1中可以看出，随着处理时间的增加4个处理中叶绿素含量都呈先上升后下降的趋势。从光强下分析可以得出叶绿素含量随着光强的

28、增加都呈上升趋势。在4000lux光强的条件下叶绿素上升比在1000至3000lux光强条件下上升得明显，在处理20天时达到峰值。在其他光强条件下，上升趋势不明显但在处理10天后达到最大值。试验结束后：在处理中，叶绿素含量下降了14.7%，处理下降了11.3%，处理下降了1.4%，处理上升了13.5%。3.2.2 不同处理对葡萄光合特性的影响图2 不同处理对鄞红葡萄净光合速率的影响从图2中可以看出，在不同的光照强度处理下，4个处理的葡萄幼苗的净光合速率都是呈先上升后下降的趋势，而在处理，即4000lux光强条件下光合速率上升更加明显。处理、处理和处理均在处理第十天达到最大值，之后均呈下降趋势。

29、试验的最后：处理的净光合速率下降了56.6%，处理下降了43.8 %，处理上升了2.2%，处理上升了22.5%。图3 不同处理对鄞红葡萄蒸腾速率的影响从图3可以看出，随着光照强度的增加，4个不同处理的葡萄幼苗的蒸腾作用都呈上升趋势。在相同光强条件下，随着处理时间的增加，蒸腾作用的变化呈上升趋势，试验结束后：处理的蒸腾作用下降了9.8%，处理下降了8.7%，处理上升了9.0%，处理上升了31.7%。图4 不同处理对鄞红葡萄叶片气孔导度的影响从图4可以看出，在不同光强的条件下，4个不同处理的葡萄幼苗的气孔导度都呈先上升后下降的趋势。且4个处理均在处理10天后气孔导度达到最大值，之后，随着处理时间的

30、增加都明显下降。试验结束后：处理下降了37.8%，处理下降了50.7%，处理下降了24.1%，处理上升了6.8%。图5 不同处理对鄞红葡萄胞间CO2浓度的影响 从图5中可以看出，随着处理时间的增加，葡萄幼苗的胞间CO2浓度先下降后上升再下降。试验结束后：处理下降了24.9%，处理下降了27.9%，处理下降了11.5%，处理下降了9.3%。图6 不同处理对鄞红葡萄水分利用率的影响从图6可以看出，在1000-2000lux光强下，葡萄幼苗对水分的利用率呈先上升后下降的趋势。在3000-4000lux光强下，葡萄幼苗的水分利用率呈上升趋势。试验结束后：处理下降了37.7%，处理下降了22.4%，处理上升了79.2%，