包明陈112010326002210外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米

植物体内的重金属会产生氧化胁迫，但对于某些金属，他们都是植物生长所必须的，抗坏血酸随着植物体内金属元素含量的增加或减少也会相应的出现升高或降低的趋势。研究发现，植物体内的锰过量时会对作物吸收铁产生阻碍作用，叶片会出现斑点，幼叶会发生卷曲（师进霖和纳玲洁，2007）。 1.5.3 NaCl胁迫

NaCl胁迫使植物的渗透压发生改变产生渗透胁迫，同时Na离子也对植物产生了离子毒害，植物的生长受到明显抑制，叶片出现老化，细胞器和内部的生理组织发生病变（Beeana M和Moran J F，1998）。研究发现，盐胁迫下高等植物不同部位中抗坏血酸的含量也不同，康香百合的叶片中抗坏血酸含量就明显低于根系中抗坏血酸的含量（华智锐等，2007）。同一种植物的不同品种，对NaCl胁迫的下自身体内的AsA变化也不相同。NaCl胁迫可引起水稻、小麦、番茄等作物植株体内的抗坏血酸含量降低（朱晓军等，2005）。 1.5.4 其他种类的胁迫

植物的生长受环境的制约，随着环境问题越来越严重，在上述胁迫外，还有很多其他的胁迫也被研究的越来越多。

由于冰箱的大量普及以及工业生产中产生的氯氟烃类对大气臭氧层的破坏，使得紫外辐射强度变大，导致很多植物生长发育发生一系列不可逆的变化。辐射使小麦叶片抗坏血酸和谷胱甘肽的含量上升，但当超过一定辐射强度的较强辐射时，小麦叶片抗坏血酸和谷胱甘肽的含量又急剧下降（陈拓和王勋陵，1999），野生型大麦在辐射下，抗坏血酸过氧化物酶活性增加（Mazza C.A等，1999）。

SO2污染下的蚕豆叶片抗坏血酸含量下降，AsA含量可作为监测大气SO2污染的指标之一（陈小勇和宋永昌，1994）。

1.6 外源抗坏血酸在植物抗逆境中的作用

正是由于抗坏血酸具有特殊的生理功能，很多研究开始着重在抗坏血酸对于植物在逆境胁迫下的缓解机制，从而找出缓解胁迫的方法，例如外源AsA可提高番茄幼苗对盐胁迫耐性（Abed Shalata，2001），可保护大麦和水稻叶片免受臭氧伤害，延缓燕麦叶段及苹果离体叶片的衰老（马春花，2006）。重金属毒害的缓解与抗坏血酸浓度关联紧密，只有找到最合适的AsA浓度才能起到最佳的缓解作用。 1.6.1 抗水分胁迫

外源AsA可以抑制叶片水分胁迫对光合损伤，可能是因为它可以与氧和活性氧自由基代谢反应，防止脱水条件导致的光合膜结构损伤和功能紊乱，从而提高植物的抗逆性，减轻损伤程度。经AsA预处理可提高月季(Ros hinensis)切花中APX活性和AsA含量，降低电解质渗漏速率，以提高切花失水胁迫耐性，最终改善花朵的开放状况（金基石等，2006）。

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抗坏血酸预处理可延缓干旱胁迫时叶绿素的降解，提高叶绿素含量，维持较高的光系统活性与Pn（曹慧等，2003），缓解光合作用的光抑制，使叶片O2-生成速率降低，CAT和APX活性升高，导致H2O2含量下降，膜脂过氧化受到抑制，MDA含量降低，同时还对胁迫引起的DNA损伤呈现出减轻效果（冯玉龙等，2004）。 1.6.2 抗重金属元素胁迫

在黑藻上研究，适宜浓度的AsA可抑制福胁迫导致的抗氧化系统受损，降低活性氧生成速率，有效缓解锅毒，但过高浓度的AsA表现出与锅的协同伤害作用（许丙军等，2006）。抗坏血酸可以清除自由基，恢复膜酶，DNA的功能，导致蛋白合成的增加，并产生新的抗性蛋白，从而起到排毒作用（Hidalgo J，1985）。

1.7 外源抗坏血酸的应用进展

抗坏血酸(AsA)是植物体内一种重要的小分子抗氧化物，它可以在抗坏血酸过氧化物酶(APX)的催化作用下或本身直接与H2O2反应，在被氧化成脱氢抗坏血酸(DHA)的同时，将H2O2还原为H2O，从而减轻由此导致的氧化胁迫伤害。

由于抗坏血酸的特殊生理功能，很多学者己开始研究用其来缓解植物各种逆境胁迫，并取得了一些效果。王文翰(1998)和莫庸等(1994)研究发现外源抗坏血酸可延缓小麦的衰老，提高小麦产量。黄文敏等(2006)发现，适当浓度的外源抗坏血酸可促进烟草细胞分裂生长，维持细胞抗氧化功能，从而延缓细胞衰老。

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第二章 前言

2.1 本研究的目的意义

玉米是目前世界上产量最高的粮食作物，在农业生产和日常生活中具有很广泛的用途。中国自古以来就是农业大国，是世界上第2大玉米生产国和消费国，仅次于美国。因此认清中国当前的玉米产业形势，从根本源头上采取一系列的措施促进玉米产业又快又好的发展，实现玉米生产跨越式发展，对国民经济、农民收入和国家的长远发展有着重大的意义。

随着工业经济的发展，玉米的生长受到来自外界环境的严重影响，土壤中过量的镉可以在玉米的植株累积，并可通过直接食用而进入人体，影响人的健康。同时在盐胁迫和干旱胁迫严重的地区，玉米的生长发育也受到了严重的影响，最终影响到了玉米的产量。

本研究以抗坏血酸为基础，研究了抗坏血酸对玉米在Cd、NaCl、干旱胁迫下生长发育的影响，研究抗坏血酸的缓解效应,从而筛选出最佳的缓解浓度，最终为提高Cd、NaCl、干旱胁迫下的玉米生产力提供理论依据和技术支持。

2.2主要研究内容

本研究的主要内容有：

1）外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米形态生长的影响，主要研究玉米的株高、叶面积、叶片含水量和叶片数。

2）外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合作用的影响，研究玉米的净光合速率、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和气孔导度。

3）外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米光合色素的影响，主要研究玉米的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b。

4）外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米渗透调节的影响，主要研究玉米可溶性蛋白含量的变化。

5）外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米活性氧代谢的影响，主要研究玉米的谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX)、过氧化氢（H2O2）、超氧化物歧化酶（SOD)、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）。

6）外源抗坏血酸对镉胁迫下玉米镉离子（Cd2+）含量的影响，主要研究玉米的根、茎、叶和籽粒中镉离子（Cd2+）的含量。

2.3 研究思路和技术路线

为了研究外源抗坏血酸对镉、盐、干旱胁迫下玉米生长发育的影响，在胁迫

和抗坏血酸处理后，于生育期进行取样，分别研究玉米的株高、叶面积、叶片数、含水量、光合作用、光合色素等生长发育指标；可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物

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歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽（GSH-PX）以及过氧化氢（H2O2)生理生化指标；根、茎、叶、籽粒对镉离子的吸收量。分析比较各种结果数据得出结论。 研究的技术路线见图1-1

确立研究目标 资料收集 制定研究方案 实验设计 对照组 50mg/L 的 Cd 2+ 溶液处理 0.1mol/L 的 NaCl 干旱处理

抗坏血酸（ AsA) 处理

不喷施 0.3mmol/LAsA0.5mmol/LAsA处理 AsA 0.1mmol/LAsA处理 处理 各个处理生理指标的测定 结果分析比较 得出结论

图1-1本研究技术路线

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