干旱胁迫对黄瓜幼苗抗氧化系统及光合特性的影响

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干旱胁迫对农业生产的威胁是一个世界性的热点问题,严重影响着作物的生长发育和产量。黄瓜(Cucumis sativus L.)是世界性的重要蔬菜作物,也是我国设施栽培的主要蔬菜种类之一,生育期需水量较大且对水分亏缺特别敏感,当土壤相对含水量低于70%,便会导致黄瓜生长缓慢,产量降低。近年来,对黄瓜干旱胁迫的研究越来越多。然而,对于短时间内干旱胁迫下黄瓜的生理研究较少见。本研究以黄瓜品种‘津优1号’为试验材料,在人工气候室内水培,用PEG6000模拟干旱胁迫。测定了不同干旱胁迫条件下黄瓜植株生长、膜脂过氧化程度、活性氧清除酶活性、抗坏血酸-谷胱甘肽循环以及光合与荧光特性等的变化,初步探讨了干旱胁迫初期短时间内黄瓜植株耐旱性生理学机制。主要研究结果如下:1.干旱胁迫对黄瓜幼苗抗氧化能力的影响:干旱胁迫下,黄瓜幼苗叶片和根系的膜脂过氧化程度显著加剧,表现为植株相对电导率、丙二醛(MDA)含量以及活性氧(ROS)水平(包括超氧阴离子和过氧化氢含量)均显著上升。抗氧化酶系统中,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)酶活性均高于对照,而超氧化物歧化酶(SOD)活性与对照相比先升高后下降。抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环体系中,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性在中度干旱处理时低于对照,重度干旱处理时前期低于对照,后期升高,而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性受到抑制,还原型抗氧化剂抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量低于对照。2.干旱胁迫对黄瓜幼苗光合能力的影响:干旱胁迫下,类胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素a/b比值下降,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)显著降低,PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSII)、光化学猝灭系数(qP)下降,非光化学猝灭系数(qN)则显著上升。
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