不同浓度NaCl对达米娜葡萄影响的主成分分析,该文是主成分分析相关专科毕业论文范文与葡萄和达米娜和不同浓度NaCl类专科毕业论文范文.
主成分分析论文参考文献：
摘 要：为筛选NaCl 胁迫对葡萄影响的主要指标,建立评价葡萄抗盐性体系提供理论依据,以沙培1 年生‘达米娜’葡萄自根苗为试验材料,研究6 个浓度NaCl胁迫10 天后,葡萄根系和叶片相对电导率、叶片超氧阴离子产生速率、H2O2含量、抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性、植株新梢长度和总生物量的变化.结果表明：与对照相比,随着NaCl 浓度的升高,根系和叶片相对电导率呈逐渐上升趋势,叶片超氧阴离子产生速率和H2O2含量增加,叶片中SOD和CAT活性呈先升高后降低的趋势,APX活性呈现“降低—升高—降低”的趋势,而POD活性呈下降的趋势；高浓度NaCl 胁迫下,新梢长度和植株总生物量降低,叶片超氧阴离子产生速率和H2O2含量增加可能与较低的抗氧化酶活性有关.通过主成分分析得到,新梢长度、叶片CAT活性、H2O2含量和APX活性可作为不同浓度NaCl胁迫对葡萄影响的评价指标.
关键词：葡萄；盐胁迫；主成分分析
中图分类号：S663.1 文献标志码：A 论文编号：cjas17060014
0 引言
盐害会对植物造成渗透胁迫、离子毒害和氧化胁迫[1],抑制植物的生长发育[2].盐渍土在国内主要分布在西北、华北、东北及沿海地区[3],西北地区盐碱地葡萄缺铁黄化是一个普遍现象,因此筛选耐盐性较强的栽培品种对于推动盐碱区域葡萄产业发展具有重要意义.葡萄属于对盐敏感的非盐生植物,一般葡萄能正常生长的耐盐能力是土壤中总盐量的0.14%~0.3%[4-5].一定浓度的盐胁迫下,葡萄细胞膜透性增加,膜脂过氧化程度加重[6-8],活性氧的累积产生氧化胁迫,叶片光合能力下降[9-13],叶片细胞结构改变[11,13].
主成分分析法是在不损失或很少损失原有信息的前提下,将多个指标转化为新的个数较少且彼此独立或相关性较小的综合指标,从而达到简化的目的[14].前人运用主成分分析法分析4 个酿酒葡萄的抗寒性,得出抗性强弱[15],筛选出相对含水量、细胞膜透性、K+/Na+作为棉花苗期耐盐鉴定的综合评价指标[16].运用主成分分析法评价不同浓度NaCl 胁迫对葡萄植株的影响目前尚未见报道.笔者研究不同浓度NaCl 胁迫对葡萄植株生长、叶片抗氧化酶活性和膜脂过氧化程度的影响,并采用主成分分析法筛选NaCl胁迫对葡萄影响的主要指标,以期为建立筛选评价葡萄抗盐性体系提供参考依据.
1 材料与方法
1.1 试验材料与试验处理
试验于2015 年3 月—2016 年12 月在山西省农业科学院果树研究所玻璃温室内进行.试验材料为欧亚种葡萄品种‘ 达米娜’,1 年生自根苗,定植于直径25 cm、高35 cm的花盆中,置玻璃温室沙培,待长出3~4片叶时,浇Hoagland 营养液.于地上部长至7~8 片叶时,选取长势一致的苗木开始处理.处理共6个：（1）对照,Hoagland营养液；（2）50 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+50 mmol/L NaCl；（3）100 mmol/L Na+处理,Hoagland 营养液+ 100 mmol/L NaCl；（4）200 mmol/LNa + 处理,Hoagland 营养液+ 200 mmol/L NaCl；（5）300 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+300 mmol/LNaCl；（6）400 mmol/L Na + 处理,Hoagland 营养液+400 mmol/L NaCl.每个处理重复3 次,每个重复10 株幼苗.为避免盐激反应,Na+处理中,NaCl 浓度以每天50 mmol/L 递增,全部处理于同一天达到目标浓度,此时为NaCl处理第0 天,此后于处理第10 天时分别取全株鲜样,测量地上部新梢长、植株鲜重,取中部第3~5节叶片和新根测定相对电导率,剩余叶片用液氮冷冻,放-80℃超低温冰箱,于10 月在山西省农业科学院果树研究所葡萄与葡萄酒研发中心测定抗氧化酶活性、超氧阴离子产生速率和过氧化氢含量.
1.2 测定项目和方法
1.2.1 质膜透性测定采用相对电导率法[17].
1.2.2 酶活性测定称取剪碎的葡萄叶片1.5 g,加9 mL预冷的提取液（pH 7.8 磷酸缓冲液,含0.1 mmol/LEDTA,1% PVP）,冰浴研磨,于4℃ 下12000 × g(10470 r/min)离心20 min,上清液即为酶提取液.超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定按Giannopolitis 和Ries[18]的方法进行,过氧化氢酶(CAT)活性的测定按Aebi[19]的方法测定,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性按Nakano 等[20]的方法测定,过氧化物酶(POD)活性按愈创木酚法[21]测定.
1.2.3 超氧阴离子产生速率和过氧化氢(H2O2)含量的测定超氧阴离子(O2-)产生速率的测定参照Elstner等[22]的方法.按照Brennan 等[23]的方法测定过氧化氢(H2O2)含量.
1.3 数据处理与统计分析
采用Microsoft Excel 2003 软件进行数据处理和作图,利用SPSS 17.0 软件进行one-way 方差分析(P<0.05)、主成分分析.
2 结果与分析
2.1 不同浓度NaCl 对‘达米娜’葡萄根系和叶片细胞膜透性的影响
如图1 所示,随着NaCl 浓度的升高,‘达米娜’葡萄根系和叶片的相对电导率呈逐渐升高的趋势,当NaCl浓度达到100、200 mmol/L时,根系和叶片的相对电导率显著高于对照,分别为对照的1.25、1.22 倍；低浓度NaCl(50、100、200 mmol/L)处理之间的根系和叶片的相对电导率差异不显著；300 mmol/L NaCl处理的根系电导率显著高于50、100 mmol/L 的,叶片相对电导率显著高于3 个低浓度处理的,但显著低于400 mmol/L处理的.
2.2 不同浓度NaCl 对‘达米娜’葡萄叶片超氧阴离子产生速率和H2O2含量的影响
与对照相比,NaCl 胁迫下葡萄叶片中的超氧阴离子产生速率加快,H2O2含量升高（图2）.随着NaCl 浓度的升高,超氧阴离子产生速率均显著加快,为对照的1.15~1.82 倍,当NaCl 浓度达到300 mmol/L,超氧阴离子产生速率最大,400 mmol/L 时降为对照的1.53 倍,但也显著高于低浓度(50、100、200 mmol/L)处理的（图2A）.叶片中H2O2含量随NaCl 浓度的升高呈先上升后下降的趋势,300 mmol/L NaCl 处理的叶片H2O2含量显著高于其他处理,为对照的1.46 倍；200 mmol/LNaCl 处理的叶片H2O2含量显著高于对照、50 mmol/LNaCl 处理的,但与100、400 mmol/L 处理的差异不显著；其他4个处理之间差异不显著（图2B）.
2.3 不同浓度NaCl 对‘达米娜’葡萄叶片抗氧化酶活性的影响
随NaCl 浓度的升高,叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)均呈先升高后下降的趋势,其中50 mmol/L NaCl 处理的显著高于对照和其他处理,当NaCl 处理浓度达到200、100 mmol/L 或更高时,叶片中SOD 和CAT 活性显著低于对照,当浓度为400 mmol/L 时,酶活性最低（图3A、B）,与对照相比,SOD 和CAT 活性分别降低了10.0%、39.6%.NaCl 胁迫显著降低了叶片中的过氧化物酶(POD)活性,且随着处理浓度的升高,POD活性呈下降趋势（图3C）.随NaCl 浓度的升高,叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈“下降—上升—下降”的趋势,与对照相比,50 mmol/L NaCl 处理的叶片APX活性降低,但差异不显著,100 mmol/L NaCl 处理的APX 活性则显著高于对照和其他处理,300、400 mmol/L NaCl处理的显著低于对照和200 mmol/L处理的（图3D）.
2.4 不同浓度NaCl对‘达米娜’葡萄生长的影响
随NaCl浓度的升高,‘达米娜’葡萄新梢长度和总生物量呈先升高后降低的趋势.50 mmol/L NaCl处理的葡萄植株新梢长度和总生物量分别比对照高3.8%(P＞0.05)、27.7%(P＜0.05)；100 mmol/L NaCl 处理的葡萄植株新梢长度和总生物量均与对照差异不显著；当NaCl≥200 mmol/L 时,新梢长度显著低于对照,而仅400 mmol/L NaCl 处理的总生物量显著低于对照和其他处理（图4）.
2.5 不同浓度NaCl 对‘达米娜’葡萄影响的主成分分析
对不同浓度NaCl 胁迫对‘达米娜’葡萄上述10 个指标的影响进行相关性分析.由表1得知,前2个综合指标的贡献率分别为71.59%、13.44%,累计贡献率达85.04%,表明前2 个综合指标代表了原有10 个指标的85.04%的信息,可以用这2 个指标概括分析不同浓度NaCl 胁迫对‘达米娜’葡萄的影响.由表2 可知,第1个综合指标中系数较大的是新梢长度和CAT活性,且均与不同浓度NaCl对葡萄植株的影响正相关；根系和叶片相对电导率是系数较大的且与不同浓度NaCl 对葡萄植株的影响负相关；第2 个综合指标中系数较大的是叶片中H2O2含量和APX活性,且为正数.由表3可知,新梢长度与总生物量、叶片SOD、CAT和POD活性呈显著正相关,而与根系、叶片相对电导率成显著负相关,CAT活性还与根系、叶片相对电导率、超氧阴离子产生速率呈显著负相关,与总生物量、SOD 活性呈显著正相关.因此用新梢长度、叶片CAT活性即可初步评价对不同浓度NaCl胁迫对‘达米娜’葡萄的影响,综合评价可利用新梢长度、叶片CAT 活性、H2O2含量和APX活性等指标.
3 结论
（1）高浓度NaCl胁迫下,根系和叶片膜透性增加,叶片中超氧阴离子产生速率和H2O2含量增加,可能与抗氧化酶SOD、CAT、POD和APX活性的降低有关.
（2）主成分分析结果表明,新梢长度、叶片CAT活性、H2O2含量和APX 活性可作为不同浓度NaCl 对葡萄影响的评价指标.
4 讨论
植物盐害对膜系统造成伤害,细胞膜是感受逆境胁迫最敏感的部位之一[24].NaCl 胁迫下,葡萄的细胞膜透性增大[6-8],本研究中,不同浓度NaCl处理下,葡萄根系和叶片相对电导率均增加,但增加幅度不同,表明不同葡萄品种对不同浓度NaCl 的响应不同.樊秀彩等[6]分析了国家葡萄资源圃30 份砧木的耐盐力从0.2%~0.4%不等,周志文等[25]的研究表明,‘乍娜’、‘无核白鸡心’、‘力扎马特’等可耐0.2%以上盐胁迫,‘红双味’、‘黑香蕉’等可耐受0.35%NaCl胁迫,美洲种‘卡托巴’可耐受0.4%~0.6%NaCl 胁迫.本研究中,从新梢长度、叶片CAT 活性、H2O2含量和APX活性综合评价,‘达米娜’可耐受200 mmol/L NaCl.
逆境胁迫导致活性氧的累积,对植物产生氧化胁迫.本研究中,不同浓度NaCl 胁迫下,‘达米娜’葡萄叶片中H2O2含量和超氧阴离子产生速率增加.抗氧化酶是植物在受到逆境胁迫时,用来减轻和清除活性氧自由基的伤害[26-28].廖祥儒等[8]研究表明,盐渍可使‘河岸’葡萄叶片CAT、APX和POD活性下降,李会云等[29]发现不同浓度NaCl 胁迫下葡萄砧木SOD、CAT、POD活性先升高后降低,但研究者并未将活性氧与抗氧化酶进行相关性分析.本研究中,随着NaCl浓度的升高,‘达米娜’葡萄叶片SOD、CAT 和APX活性呈先升高后降低的趋势,而POD活性呈下降的趋势,高浓度NaCl胁迫下,叶片H2O2含量和超氧阴离子产生速率增加可能与SOD、CAT、POD和APX活性的降低有关,而且相关性分析表明CAT 活性与超氧阴离子产生速率呈显著负相关.
利用主成分分析进行综合评价更客观、结果更可靠[14],通过主成分分析,孙璐等[30]得出根长、叶重和发芽率等指标可用与大批量高粱品种耐盐性的评价,王艺陶等[31]指出相对芽长、相对根长和相对萌芽抗旱指数作为萌发期高粱抗旱性筛选的主要评价指标.关于NaCl 胁迫对葡萄生理生化指标影响的研究较多,但是单纯依据一个或多个指标评价品种耐盐性,在品种过多或指标过多时,评价结果会变得更加复杂.因此用主成分分析法筛选盐胁迫对葡萄影响的主要指标对于葡萄耐盐性评价有重要意义.笔者采用主成分分析筛选了不同浓度NaCl 对‘达米娜’葡萄影响较大的指标为新梢长度、叶片CAT活性、H2O2含量和APX活性,可作为今后开展葡萄耐盐性筛选的主要评价指标.
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