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0引言
褪黑素是一种小分子神经内分泌激素,在绝大多数生物体内有着广泛的分布。长久以来,对于褪黑素的研究主要针对动物,关于植物的研究在近年来才开始。20世纪90年代,科学家逐渐发现了褪黑素对于高等植物的影响。研究显示,大多数的食用植物、药用植物、菊科植物中都有褪黑素。褪黑素有着独特的抗衰老与抗氧化功能,下面就针对褪黑素与植物的相互作用进行分析。
1.1增强离体细胞膨大
根据实验结果显示:褪黑素和细胞生长素比不上植物激动素的作用效果,依据子叶干重数据发生的变化可以表明生长素和褪黑素的主要功能是刺激细胞生长来使细胞体积增大来加强作用效果,而激动素基础就是分裂素的一类,可以加速细胞分裂产生更多的细胞数量来加快植物生长。植物生长素和褪黑素拥有一样的生产前体色氨酸,植物体内这两种反应效果基本相同,而且这两种激素可以共同的存在植物的不同组织,有力地说明了这两种激素可以共同参加植物体生化反应的设想。
1.2促进根的生长与再生
在显微研究中,能够观察到在植物生长素的催化下中柱鞘细胞能够生长出新的根原基,适当情况下褪黑素也可以。而且随着时间的推移,不定根可以生长,长度和数量都会渐渐增加,有力地证实了细胞中的褪黑素具有促进根的再生效果。生长素对植物根有促进生长的'效果,细胞分裂素能够促进种子出芽的生长。在研究中根据实验数据表明,提高内源褪黑素的浓度或使用大量的褪黑素的运输抑制剂可以在一定程度上使原来的模式发生改变。研究结果表明,在试验中直接加入褪黑素或5-羟色胺对外植体带来的生理反应是相当微小的,根本无法描述。因此,在试验中添加相应的激素与运输抑制剂作对比的方式来进行研究。最终得到实验结果,植物褪黑素和5-羟色胺的相对成分的比值与植物形态发生的变化有着直接的关系。
2褪黑素能够提高植物抗逆性
2.1保持膜完整性,防止叶绿素降解
在动物细胞中,褪黑素具有保护细胞的功能,特别是在生物膜的试验中,褪黑素通过改变细胞膜的流动性来维持细胞膜的稳定性。但是在植物研究中,并没有直接明确的实验结果能够证明褪黑素具有保护效果,但是根据许多相关的数据能够总结出褪黑素具有这项功能,褪黑素的抗氧化反应对动物细胞的抗凋亡具有一定的控制效果。该实验表明褪黑素在植物上抗氧化作用并不能控制凋亡机制,但是可以调整植物细胞中的多胺含量。研究者发现褪黑素预实验明显的提高了亚精胺和腐胺的含量,Lee等人也证实了褪黑素可以降低大鼠脑中由红藻氨酸带来的多胺含量产生的变化。又有其他实验证实褪黑素对大麦叶细胞凋零历程中对叶绿素具有一定的保护效果。这个实验经历了2d以后的叶片细胞中叶绿素含量与细胞中褪黑素含量有着密切相关的联系,数据表明1mol/L的褪黑素来处理,可以有效地解决了叶绿素的流失分解。
2.2抵御不良环境造成的伤害
褪黑素有个重要的作用就是降低不良环境带来的氧化损伤。经过褪黑素处理的豌豆,可以大大提高对铜污染的耐受能力,增加超低温培育下的红景天胚性愈伤的存活率,实验证明褪黑素降低了超低温培育过程对愈伤的氧化损伤。加入一定浓度褪黑素的甘蓝种子在铜离子抑制下的发芽率要远远高于没有经过处理的种子;黄瓜种子在低温环境下的发芽率大大降低,褪黑素的加入解决了这个问题,提高了不良环境下种子的发芽率和幼苗生长速率,在高温环境下,褪黑素降低了黄瓜种子的氧气生产速率和水分的比重,高效消除细胞内的ROS,降低细胞膜的通透能力和MDA比重的增加,提高黄瓜叶片内抗氧化系统酶活性(SOD、POD、CAT等)和可溶性蛋白质含量,降低不良环境给黄瓜带来的氧化损伤。褪黑素是一种自由基清除素,同时还可以充当抗氧化剂,其用来提高植物细胞多种与抗氧化抑制相关的酶(APx、Gx等)活性来增加细胞中抗氧化因子,从而稳定抗坏血酸处理系统的正常工作,来抑制其活力。
3结语
褪黑素在动物中的功能包括清除自由基、增强免疫力、抑制衰老等作用,其生理和药理功能的多样性得到了国内外学者的普遍重视。我国对植物体中的褪黑素功能作用的研究目前还不够清晰,作为细胞内的激素的一种,在植物中的作用受体目前还没有找到。研究褪黑素在植物光周期过程的作用,进一步用来验证该生理活动的核心机制,在植物学上将是一次重大的发现。植物中褪黑素研究是一个新型的、具有活力的、而且发展空间巨大的方向。重点研究药用植物褪黑素的使用含量水平,将会在医学领域取得重大的研究成果。随着实验的深入,一些基因工程的方法将会逐渐运用在生产褪黑素的领域。
参考文献:
[1]徐向东,孙艳,郭晓芹,等。褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗抗坏血酸代谢系统的影响[J].应用生态学报,(10)。
[2]王英利,王英娟,郝建国,等。褪黑素对绿豆在增强UV-B辐射下的防护作用[J].光子学报,(10)。
碧护与PBO植物生长调节剂对桃树冻害的作用论文
张掖市地处甘肃省西部,河西走廊中段,位于东经 97°20′ ~ 102°12′,北纬 37°28′ ~ 39°57′ 之间,属典型的大陆性温带干旱气候。冬季高寒,最低气温 -29.2℃;春季多风且大风与沙尘暴天气频繁,变温幅度大,存在乍寒乍暖天气;夏季干旱少雨,往往导致难越冬果树品种发生冻害,特别是幼树阶段与粗放管理果园冻害更重,如引进的桃树良种冻害相当严重,使得张掖市桃树良种大面积推广受到很大影响。
另外,在每年 4 月上旬~ 5 月上中旬期间,因受西伯利亚强寒流的影响,晚霜冻害频繁发生,使处于萌芽阶段的`果树各器官遭受冻害。而此阶段正值桃树盛花期与幼果期,加之花与幼果抗冻性较差,往往造成“春来一场霜,桃果全遭殃”,特别是在川灌区,桃树栽培常常是“十年九不收”.可以说晚霜冻害与早春抽条是河西走廊乃至我国北方地区桃树栽培与桃产业发展的瓶颈。
为有效防止晚霜及低温冻害,使桃树栽培达到高产、稳产、优质、高效,我们在做好防护体系建设、开展抗寒良种引进与选育、加大抗寒栽培技术措施应用、注意霜前灌水、树体喷白等措施的基础上, ~ 2010 年,在桃树上使用新型果树促控剂 PBO与高营养型肥料制剂碧护两种植物生长调节剂,有效防止了桃树晚霜危害与抽条危害。
1 材料与方法
1.1 试验区自然条件试验区地处张掖市林业科学研究院南部沙区,地理位置 38°56′N、100°26′E,属典型温带大陆性荒漠气候。
海拔 1 483 m,年均气温 7℃,1 月平均气温 -10.6℃,7 月平均气温 29.5℃。年均降水量 129 mm,年均蒸发量 2 048 mm,年均相对湿度 52%.年日照时数3 085 h,无霜期 156 d,年均风速 2.2 m/s,主要灾害性天气有干旱、霜冻、低温、大风及沙尘暴等。
试验园原为沙枣林,土壤为沙砾土,保水保肥性差,土壤有机质含量少于 1%,个别地块属漏沙性土壤,表层 30 cm 为沙土,下层为砾石层。
1.2 供试品种与试验方法供试桃园主栽品种为沙红桃、甜桃王及阿布白桃',株行距为 2 m×4 m,树势中庸,管理水平一般。2010 于 4 月 15 日萌芽展叶期在 4 年生桃树上喷碧护 20 000 倍液预防晚霜冻,4 月 24 日遭受历史上罕见的大风降温降雪天气,25 日凌晨出现霜冻天气,于 4 月 26 日喷碧护 8 000 倍液抗冻恢复树势。随机选留 20 株在同期喷清水作为对照,选取 10 株于 5 月 2 日调查萌芽新梢受冻后恢复生长情况,计算受冻率;于5月5日调查受晚霜及低温冻害后3个品种桃树的坐果率。
2008 ~ 2010 年,每年每品种选大小一致的定植苗木各 10 株,5 株为试验树,5 株为对照树。试验树每年于 6 月 30 日、7 月 20 日和 8 月 10 日喷布 3 次PBO 150 倍液,对照树喷清水,每年调查试验树和对照树的抽条情况。
2 结果与分析
2.1 碧护对提高桃树抗霜冻的效果从表1可以看出,萌芽后晚霜来临前树上喷20 000倍液碧护,受冻萌芽率减少 68 个百分点,可有效预防晚霜冻灾害。低温冻害后喷 8 000 倍液碧护可快速恢复树势,恢复新梢生长,维持桃园正常产量。建议在我国北方桃树栽培中,为有效预防晚霜冻等自然灾害,确保桃园连年优质丰产,可广泛应用碧护。
2.2 PBO 对桃树抽条的影响从表 2 可以看出,沙红桃、甜桃王、阿布白桃3 个桃品种 2 年生苗用 PBO 处理后',沙红桃、阿布白桃越冬抽条死株率均为 0,甜桃王的死株率为 6.67%,而对照树抽条死株率阿布白为33.33%,沙红桃为 26.67%,甜桃王为 40%.说明 PBO 可以有效防止桃树越冬抽条。【1】
3 结论与讨论
萌芽后晚霜来临前树上喷 20 000 倍液碧护,可有效预防晚霜冻灾害。低温冻害后喷 8 000 倍液可快速恢复树势,恢复新梢生长,维持桃园正常产量。建议我国北方地区桃树栽培中,为有效预防晚霜冻等自然灾害,确保桃园连年优质丰产,可广泛应用碧护。
3个桃品种于6月20日、7月20和8月20日用PBO150 倍液处理后,有效防止了抽条的发生。PBO 能有效抗御晚霜及旱春低温冻害形成的生理干旱对桃树的危害,提高桃树抗逆性,建议我国北方桃树种植地区推广应用 PBO.
桃树冻害是综合因素作用的结果,重点要选择抗寒砧木、抗寒品种,准确选择实生区域,改变传统栽培模式。如用本地毛桃作为砧木高接,加大有机肥与磷钾肥的投入,严格夏剪,及时秋剪,秋季严格控氮控水,有效防治大青叶禅等可有效防治低温冻害;采取晚霜冻综合治理技术,可有效防治桃树晚霜冻害。
参考文献:
[1]王耀宗。碧护调节剂在红提葡萄上的应用效果[J].山西果树,,(2):10-12.
[2]范学颜。PBO防止油桃树冻害的试验[J].中国果树,,(4):23-24.
石油污染胁迫下油菜素内酯对刺槐生长的作用论文
陕北黄土丘陵区是我国重要的石油开采基地,在我国能源建设中占据着重要地位并做出着巨大贡献,然而在开发过程中不可避免地对周边环境造成石油污染危害[1]。植物修复具有处理成本低、吸收污染物的生物量大、兼顾美化环境等优点[2],因此成为治理环境污染的常见措施之一。刺槐是陕北常见造林树种,但在土壤石油污染立地存在生长不良甚至死亡问题,不利于植物修复[3]。所以提高刺槐在石油污染下的生长,对陕北石油污染区的治理具有重要意义。
油菜素内酯(BR)被称为植物的第6大类激素,能加速根系生长,促进光合作用[4],最突出的生理作用就是促进植物生长[5—6]和增加抗逆性,并且获得非常容易,无毒廉价[7],可广泛用于生产实践中。目前,国内外针对BR的研究主要集中在干旱[8—9]、寒冷[10]、盐碱[11]、重金属[12—13]条件下对植物的影响,而对于石油污染下的植物影响却鲜有研究。本研究用不同浓度的BR对刺槐进行蘸根和叶面喷施后,用不同石油污染浓度的土壤进行盆栽试验。在测定生长动态、根系发育、生物量累积等基础上,分析BR对刺槐在石油污染胁迫下各指标的影响,评价土壤石油污染下BR对刺槐的影响,以期为陕北石油污染立地的.植被恢复和植物修复提供科学依据和指导。
1材料与方法
试验于2013年在陕西杨陵西北农林科技大学苗圃基地进行。
1。1试验材料与处理盆栽试验用土来自陕北安塞县化子坪镇人为活动稀少的荒草地0~20cm无污染土壤。石油污染物为当地油井出产的原油。油菜素内酯选用成都新朝阳生物激素研究所生产的硕丰481乳剂,浓度0。007 5%。根据对陕北当地土壤的实际调查,其土壤石油浓度为10~20g·kg—1,所以设计3个土壤石油污染浓度水平:10、15、20g·kg—1(土壤干重)。具体配制方法为土壤风干后,过4mm筛,按设计的石油污染水平添加原油,人工混合,先用少量土与石油混合,均匀后,再将拌好的土与剩余土混合;设计4个油菜素内酯浓度处理:0、0。1、0。3、0。5mg·L—1。
配制时先用少量温水(50~60℃)稀释激素乳剂,再用清水配成上述浓度,共12种处理。选择1年生、长势基本一致刺槐苗,购自陕北安塞化子坪镇苗圃。先用不同浓度油菜素内酯溶液浸泡根部30min后,栽入不同土壤石油污染浓度的桶中,每种处理栽5桶。至苗木展叶期,叶面进行对应浓度油菜素内酯喷施处理。至6月下旬置于可移动式防雨棚内进行控水,采用称重法[14]将土壤水分统一控制在土壤田间持水量75%的水平。
1。2测定指标与方法
于7月2日至10月2日每隔半月测定1次株高地径,共测定7次。10月2日对各处理进行清桶,对干物质量、主根长和一级侧根和二级侧根进行统计。
1。3数据处理
采用SPSS17。0软件对试验数据进行统计分析,用平均值±标准误表示测定结果,Duncan法进行多重比较(p<0。05)。使用Origin9。0软件进行绘图。
2结果与分析
2。1油菜素内酯对土壤石油污染胁迫下刺槐苗高、径生长的影响
如图1所示,在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后,其株高在整个测定期均高于对照;同一石油浓度水平经不同BR处理的株高增长幅度存在差异,0。3mg·L—1增长最显着。在生长末期最后测定时,不同石油浓度下0。3mg·L—1的BR处理对株高的增长效应均是最佳的,株高最大提高了9。39%。
如图2所示,刺槐苗在石油浓度为10g·kg—1和15g·kg—1时,不同浓度BR处理下的地径在整个测定期均是一直高于对照;石油浓度为20g·kg—1时,0。1和0。3mg·L—1的BR处理下的地径显着高于对照(p<0。05),而0。5mg·L—1的BR处理下的地径增长不显着;同一石油浓度水平经不同BR处理的株高增长幅度存在差异,0。3mg·L—1增长最显着。在生长末期最后测定时,不同石油浓度下BR0。3mg·L—1处理对地径的增长效应均是最佳的,地径最大提高了19。15%。
2。2油菜素内酯对土壤石油污染胁迫下刺槐苗生物量和根系生长的影响
如表1所示,刺槐苗在3个石油浓度下经不同浓度BR处理后,与对照相比,地上干物质量均显着增大(p<0。05),较对照增加了60。37%~121。62%,同一石油污染浓度经不同BR处理后其地上干物质量基本持平(除15g·kg—1石油污染浓度);主根长也都显着增大(p<0。05);一级和二级侧根数目有所增多,而且其长度也显着增大(p<0。05)或有所增大(仅出现在石油浓度15g·kg—1时的0。1mg·L—1的BR处理),因此最终影响其根系干物质量也呈增加趋势(仅在石油浓度20g·kg—1下0。1mg·L—1的BR处理时增加不显着),增加了19。33%~158。63%,同一石油污染浓度经不同BR处理后其根系干物质量基本持平(除10g·kg—1石油污染浓度)。
3结论与讨论
石油污染会使土壤含水率、pH值、硝态氮、速效磷、全钾和速效钾含量显着降低[3],研究表明,植物的生长与环境的水分和环境因子有显着关系[15],导致植物生长所需的水分和营养元素有所欠缺,从而影响其正常生长。山宝琴[16]等通过研究得出,刺槐的株高、干重与石油污染浓度呈负相关关系。有研究指出,BR能促进树木在逆境时的生长[17]。BR可以通过各种机制(XET、微管)使植物细胞壁松弛,扩大细胞体积来促进对水分和养分的吸收摄入,同时BR还可以通过促进光合作用来提高植物的核酸和蛋白质,从而促进植物生长[18]。本研究中,无BR时,石油浓度与刺槐苗的株高、地径、地上干重和根系干重呈负相关,污染浓度越大,刺槐生长所受影响越大。对土壤石油污染胁迫下(10、15、20g·kg—1)的刺槐苗施用不同浓度(0。1、0。3、0。5mg·L—1)的油菜素内酯后,BR促进植物对水分和养分的吸收,缓解了石油污染导致的水分和养分的不足,同时BR促进了细胞的分裂,通过提高光合作用使核酸和蛋白质含量提高,促进刺槐的生长,从而普遍使刺槐苗生长状况较不施油菜素内酯的对照得到有效的改善,表现在提高了苗木株高和地径,促进了苗木根系发育和生长,最终使刺槐苗干重显着增加,其中在3个石油浓度下均以0。3mg·L—1的BR处理表现最佳。苗木整体生长的改善增强了其在土壤石油污染胁迫下的生存能力及生长潜力,尤其是对根系的促进有利于根际土壤微生物的生长并进一步发挥对土壤中石油污染物的直接和间接降解作用。
综上所述,不同土壤石油污染浓度下,相比清水对照,不同浓度的油菜素内酯均能促进刺槐苗株高、地径生长,最大分别提高了9。39%和19。15%,根系干物质量积累提高19。33%~158。63%,地上干物质量积累提高了60。37%~121。62%,有效地缓解石油污染胁迫对刺槐苗生长的影响。综合10~20g·kg—1土壤石油污染浓度下,油菜素内酯对刺槐苗生长的促进效应,最佳的施用浓度为0。3mg·L—1。
参考文献:
[1] 孙铁珩,周启星,李培军。污染生态学[M]。北京:科学出版社,2001:309—368。
★ 观察植物生长日记
★ 植物生长过程作文