陆彬彬[1]2004年在《低温对水稻幼苗碳、氮代谢相关酶的影响》文中指出许多因子,包括外源碳代谢物可以影响氮代谢相关酶的表达,但是关于低温对于这些酶表达的影响却鲜有报道。为了研究低温的作用,在最适温度(30℃)下生长的水稻被移栽至低温(20℃)下生长72小时,并对其碳、氮代谢的一些主要相关酶如谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、异柠檬酸脱氢酶(ICDH)活性进行了测定。研究结果表明,低温处理后,根部的GS和ICDH活性明显被诱导,与正常对照相比,二者的活性分别上升了80%和75%,也就是说,GS和ICDH之间存在正相关。Native-PAGE结合活性染色和免疫印迹分析GS同工酶及其酶蛋白表达的结果表明,GS活性的增加主要是GSrb活性和其蛋白水平上升的结果,Gsra基本保持不变。与此同时,NADH-GDH和NAD-GDH活性均下降,尽管下降幅度有所不同。生物量、NH_4~+浓度、pH、和脯氨酸含量等一些生理指标的测定结果显示,低温下由于GS活性的诱导铵离子的吸收也得到了促进。低温促使脯氨酸含量上升了两倍,而且这种上升趋势与GS活性变化趋势是同步一致的。在添加2%的外源蔗糖条件下生长的水稻根部也发现了类似的生理现象,提示我们在调节氮代谢方面低温可能具有与碳化合物相似的效应。有趣的是,在低温和蔗糖处理的叶组织中没有发现明显可见的变化。Rubisco酶蛋白表达及叶绿素含量等相关数据表明低温对于氨同化的促进作用与光合作用效率没有直接关系。α-酮戊二酸作为一个重要的信号分子,可以调节碳、氮代谢的协同作用。这个结果有助于我们更好的了解低温对水稻氨同化的影响以及通过α-酮戊二酸介导的氨同化过程的调节。
许艳梅[2]2016年在《双酚A对玉米和水稻幼苗生理生化影响研究》文中进行了进一步梳理由于双酚A(bisphenol A,BPA)材料的广泛使用,导致其释放到环境中,成为农业环境的安全隐患,故研究BPA对玉米和水稻幼苗生长及其生理生化影响具有至关重要的意义。本研究分别以玉米品种“郑单958”及水稻品种“空育131”为试验材料,以不同浓度BPA处理玉米和水稻幼苗根系,研究玉米和水稻幼苗生长及其生理生化对BPA的响应,其主要结果如下:1、随BPA浓度升高,玉米幼苗逐渐矮化,叶片变黄,高于5 mg·L~（-1） BPA导致地上生长指标显着受抑制;高于5 mg·L~（-1） BPA处理光合色素含量呈下降趋势,50 mg·L~（-1） BPA处理时显着降低,高于(含)5 mg·L~（-1） BPA处理下Pn等光合参数与Fv/Fm显着降低,光合作用受到抑制;50 mg·L~（-1） BPA使H_2O_2、MDA含量显着提高,主要激活SOD、POD、CAT清除过量的ROS;高于5 mg·L~（-1） BPA显着降低叶片脯氨酸、可溶性蛋白含量,降低其渗透调节能力;高于5 mg·L~（-1） BPA显着抑制SS、SPS、NR等碳氮代谢关键酶活性,使碳氮代谢受到紊乱。2、玉米根系出现褐色小斑点,根尖萎蔫,高于10 mg·L~（-1） BPA导致根系生长指标显着受抑制;高于5 mg·L~（-1） BPA导致ROS含量普遍升高,且主要激活ASA-GSH循环关键酶APX、GPX清除过量的ROS;高于10 mg·L~（-1） BPA导致根系脯氨酸、可溶性蛋白含量显着下降,渗透调节能力相对降低;高于5 mg·L~（-1） BPA显着抑制NR、GOGAT、GDH活性,抑制根系氮代谢。3、随BPA浓度升高,水稻幼苗叶片发黄,植株矮化,叶尖出现灼伤,高于5 mg·L~（-1） BPA显着抑制地上部生长指标;高于5 mg·L~（-1） BPA导致光合色素含量、Pn等光合参数及Fv/Fm显着下降,抑制光合作用;高于5 mg·L~（-1） BPA显着提高ROS含量,高浓度BPA处理下抗氧化酶活性均呈下降趋势,抗氧化能力相对降低;高于5 mg·L~（-1） BPA显着抑制SS、SPS活性,高于10 mg·L~（-1） BPA显着抑制NR、GS、GOGAT及GDH活性,导致碳氮代谢紊乱。4、水稻根系略微发黄,具有黄色斑点,高于5 mg·L~（-1） BPA显着抑制根系生长指标;高于5 mg·L~（-1） BPA使H_2O_2、MDA含量显着提高,主要激活SOD、POD、CAT,有助于清除过量的ROS;高于10 mg·L~（-1） BPA显着提高脯氨酸、可溶性蛋白含量,有助于根系的渗透调节;高于10 mg·L~（-1） BPA导致GS、GOGAT及GDH活性显着受抑制,影响根系氮代谢,从而协调影响根系生长。5、恢复期,玉米和水稻幼苗生长均有所恢复,且随着BPA浓度升高恢复效果越来越不明显;高浓度BPA处理下玉米和水稻叶片仍然发黄,且植株矮小;两种作物的各个生理指标恢复程度均不同,而且对不同浓度BPA的响应机制也不同。
寇江涛[3]2016年在《2,4-表油菜素内酯诱导下紫花苜蓿耐盐性生理响应研究》文中提出盐渍化是干旱、半干旱地区土壤的一个普遍特征,严重影响植物的生长发育和产量,已成为现代化农业生产所面临的严峻问题。油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)是一种广泛存在于植物中的甾醇类新型植物激素,能够调节植物的生长发育过程,提高植物对逆境胁迫的抵抗能力,在农业生产中被广泛应用。BRs作为植物应答生物与非生物胁迫的重要生长调节剂,在提高植物耐盐性方面的研究日益受到关注,但有关BRs调控苜蓿耐盐性方面的研究尚未见报道。本研究以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.cv.Gannong No.3)为试验材料,利用外源2,4-表油菜素内酯(24-Epibrassinolide,EBR)处理种子和幼苗,研究Na Cl胁迫下外源EBR对其种子萌发、幼苗生长、抗氧化系统、光合作用、离子代谢及碳、氮代谢的影响,旨在明确外源BRs调控苜蓿耐盐性的生理机制。主要研究结果如下:(1)150 mmol·L?1 Na Cl胁迫明显抑制了紫花苜蓿种子的萌发、幼苗及根系生长,降低了幼苗的根系活力和地上、地下生物量。Na Cl胁迫下,添加外源EBR明显促进了苜蓿种子的萌发、幼苗及根系的生长,且低浓度外源EBR处理的促进效果较为明显,随着外源EBR浓度的升高,促进效果明显下降甚至存在抑制效应。0.1μmol·L?1 EBR明显提高了苜蓿种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和胚根长、胚芽长,提高了苜蓿幼苗的株高、主根长、根系总长度、根系总表面积、根体积、根尖数和根系活力,促进了苜蓿幼苗生物量的积累。和Na Cl处理相比,发芽率、发芽势分别提高了50.85%、98.70%,根系活力和地上、地下生物量分别提高了35.23%、17.50%、25.87%。(2)Na Cl胁迫显着降低了紫花苜蓿幼苗根系中的抗氧化酶活性,提高了叶片和根系中的GSH、As A含量,降低了GSH/GSSG、As A/DHA比值,诱导苜蓿幼苗体内ROS水平升高,质膜相对透性增加、膜脂过氧化作用加剧。Na Cl胁迫下,添加外源EBR显着提高了紫花苜蓿幼苗体内SOD、APX、GPX、CAT、GR活性和As A、GSH含量,提高了As A/DHA、GSH/GSSG比值和DHAR、MDHAR活性,降低了AAO活性,促进了As A-GSH循环,提高了苜蓿幼苗体内总抗氧化能力,显着降低了MDA、H2O2含量、OFR产生速率、OH·浓度和质膜相对透性,有效缓解了Na Cl胁迫诱导产生的氧化损伤。(3)Na Cl胁迫显着降低了紫花苜蓿幼苗的光合色素含量和Pn,降低了PSⅡ反应中心的活性,导致叶绿体吸收的光能用于光化学反应部分减少,天线热耗散和反应中心耗散增加,降低了苜蓿幼苗的光合能力。Na Cl胁迫下,添加外源EBR显着提高了苜蓿幼苗叶片的Chla、Chlb、Chla+b、Chlx·c含量及Chla/Chlb比值,降低了Chl/Car比值,提高了Pn、Tr、Gs、WUE;通过对Pn-SPR和Pn-CO2响应曲线的分析表明,添加外源EBR显着提高了苜蓿幼苗的Lsp、AQY、Pnmax和Cisat、α、Pmax,显着降低了Γ和Rp,同时降低了苜蓿幼苗叶片的F0、NPQ,提高了Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ФPSⅡ、Fv′/Fm′、q P和ETR,增加了光化学反应部分的光能,降低了天线热耗散和反应中心过剩光能,提高了PSⅡ光化学活性,并有效调节激发能在PSⅠ、PSⅡ之间的分配平衡,提高Na Cl胁迫下苜蓿幼苗的碳同化效率和光合能力。(4)Na Cl胁迫显着提高了紫花苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Na+、Cl?及Cu2+含量,显着降低了K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+含量和K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+、Zn2+/Na+比值,导致苜蓿幼苗体内无机离子的吸收、运输和分配等代谢过程失调,细胞中的离子平衡被打破。Na Cl胁迫下,添加外源EBR显着降低了苜蓿幼苗不同器官(叶片、茎秆、根系)中的Na+、Cl?及Cu2+含量,显着提高K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+含量及K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、Fe2+/Na+、Mn2+/Na+、Cu2+/Na+、Zn2+/Na+比值,降低了Na+和K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+等阳离子间的拮抗作用,促进了苜蓿幼苗对无机离子的吸收,有效调控无机离子的在苜蓿幼苗体内的运输和分配,维持细胞中的离子平衡。(5)Na Cl胁迫显着提高了紫花苜蓿幼苗体内的蛋白水解酶活性,促进了蛋白质的水解,降低了NR、GS和GOGAT活性,提高了GDH活性,导致NH4+-N大量积累,同时抑制了苜蓿幼苗对NO3?-N的吸收和转运,降低苜蓿幼苗体内的总氮含量,抑制了紫花苜蓿幼苗的氮代谢能力。Na Cl胁迫下,添加外源EBR显着降低了苜蓿幼苗体内蛋白水解酶活性,抑制了蛋白质的水解,降低了游离氨基酸、游离脯氨酸的含量,同时显着提高了NR、GS和GOGAT活性,显着降低了GDH活性,说明外源EBR能够通过GS-GOGAT途径、GDH途径及NR活性变化等协同作用,促进苜蓿幼苗对NO3?-N的吸收和利用,加快氨的同化作用,降低苜蓿幼苗体内NH4+-N含量,提高植株中总氮含量,有效调控苜蓿幼苗的氮代谢,缓解Na Cl胁迫所产生的氨毒害对苜蓿幼苗的伤害程度。(6)Na Cl胁迫显着抑制了紫花苜蓿幼苗体内蔗糖由叶片向根部的运输,显着提高了叶片中淀粉、果糖和葡萄糖含量,显着降低了根系中淀粉、果糖和葡萄糖含量,并抑制了碳水化合物代谢相关酶的活性,导致蔗糖的合成与分解平衡被打破,碳水化合物代谢发生紊乱。Na Cl胁迫下,添加外源EBR促进了苜蓿幼苗体内光合同化产物由叶片向根部的运输,降低了叶片中淀粉含量,提高了根系中淀粉含量,提高了苜蓿幼苗体内的蔗糖、果糖、葡萄糖含量和SS、SPS活性,并调节AI和NI、S和SP活性的变化,通过Ivr途径、SS途径和SPS途径的协同作用来降低碳水化合物积累对光合作用的负反馈抑制,保持蔗糖的合成与分解平衡,促进光合同化产物的合成和积累,维持碳水化合物代谢的正常进行。总之,Na Cl胁迫下,添加外源EBR能够促进紫花苜蓿种子的萌发和幼苗的生长,提高苜蓿幼苗体内抗氧化系统的活性,促进As A-GSH循环,降低ROS水平,提高苜蓿幼苗的碳同化效率和光合能力,有效调控苜蓿幼苗对无机离子的吸收、运输和分配,并通过GS-GOGAT途径、GDH途径及NR活性变化等协同作用来提高苜蓿幼苗的氮代谢能力,通过Ivr途径、SS途径和SPS途径的协同作用来维持正常的碳水化合物代谢,从而提高苜蓿幼苗的耐盐性。
孙学成[4]2006年在《钼提高冬小麦抗寒力的生理基础及分子机制》文中认为钼是植物必需的微量元素之一，钼在植物体内的生理功能主要通过含钼酶来实现。本文在总结国内外植物钼营养和抗寒机理研究进展的基础上，通过土壤培养和营养液培养试验，以冬小麦钼高效品种和钼低效品种为材料，应用生理生化研究法并结合荧光定量PCR技术、双向电泳和质谱分析技术，深入研究了钼提高冬小麦抗寒力的生理基础，初步分析了钼提高冬小麦抗寒力的分子机制。主要研究结果如下：1．研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦叶片半致死温度(LT_(50))、电解质渗透率和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明：随着低温胁迫的延长，2冬小麦品种(97003和97014)施钼处理叶片半致死温度(LT_(50))均呈一直下降趋势，缺钼处理半致死温度(LT_(50))先下降后有所回升；低温胁迫前后2个冬小麦品种施钼处理叶片半致死温度(LT_(50))均显着低于缺钼处理，低温胁迫后，2个冬小麦品种缺钼处理电解质渗透率和丙二醛(MDA)含量均显着高于施钼处理。在低温胁迫进程中，钼低效品种缺钼处理半致死温度(LT_(50))、电解质渗透率、丙二醛(MDA)含量的上升幅度高于钼高效品种，说明低温胁迫下冬小麦钼低效品种对缺钼更敏感。2．采用营养液培养的方法，研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦根及叶片含钼酶活性的影响。低温胁迫前后施钼均显着提高2个冬小麦品种根及叶片中NRA_(max)、NRA_(act)活性和NRA活化状态；低温胁迫前后施钼显着提高了2个冬小麦品种根及叶片中AO和XDH活性，低温胁迫时间越长，缺钼处理AO和XDH活性下降幅度越大。低温胁迫下冬小麦含钼酶活性存在基因型差异，钼低效品种施钼处理含钼酶活性上升幅度更大。3．采用营养液培养的方法，研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦根及叶片内源激素的影响。结果表明，低温胁迫前后施钼均显着提高2个冬小麦品种根及叶片中ABA和IAA含量，低温胁迫前期缺钼与施钼处理根及叶片中GA_3和Z含量差异不显着，低温胁迫后期施钼显着降低了冬小麦根及叶片中GA_3含量，显着提高了冬小麦根及叶片中Z含量。低温胁迫下缺钼冬小麦根及叶片ABA／GA比值显着下降破坏了的冬小麦激素稳态平衡。钼低效品种施钼处理叶片及根中ABA、IAA、Z含量和ABA／GA比值的上升幅度，GA_3含量下降幅度均远高于钼高效品种，说明缺钼对冬小麦内源激素及其稳态平衡的影响存在基因型差异。4．研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦叶片抗氧化酶活性影响。结果表明，低温处理2、4和6d时施钼均显着提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性，显着降低了2个冬小麦品种叶片中超氧阴离子产生速率；施钼后，随着低温胁迫时间的延长，2个冬小麦品种叶片中4种抗氧化酶活性均先升高而后呈下降或突降趋势，说明施钼冬小麦能通过正常的低温锻炼，有利于植株在经受更长时间低温胁迫时维持较高的抗寒力；钼对冬小麦钼高、低效品种叶片中抗氧化酶活性的影响存在基因型差异，与钼高效品种相比，钼低效品种缺钼处理叶片SOD、CAT、POD和APX等抗氧化酶活性下降幅度更大，活性氧自由基积累速率更大。5．低温胁迫下钼对冬小麦光合作用气体交换参数的影响。结果表明，低温胁迫下施钼显着提高2个品系叶片的净光合速率(P_n)和气孔限制值(L_s)，显着降低叶片气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)。随着低温处理时间的延长P_n下降，施钼处理C_i降低、L_s升高，说明其P_n下降主要由气孔限制因素引起；不施钼处理低温胁迫前期(0-4d)C_i下降、L_s升高，而后期(4-6d)C_i升高、L_s下降，说明不施钼处理P_n下降在低温胁迫前期可能主要由气孔限制因素引起，而低温胁迫后期可能主要由非气孔因素引起。钼对冬小麦叶片光合参数的影响存在基因型差异，低温处理前后钼低效品系施钼处理叶片P_n上升幅度和T_r下降幅度均显着高于钼高效品系。6．研究了低温胁迫下施钼对冬小麦钼高效品系97003和钼低效品系97014叶片光合作用光响应曲线和CO_2响应曲线参数的影响。结果表明，低温胁迫下施施钼显着提高了2个冬小麦品种叶片最大净光合速率(A_(max))、光饱和点(LSP)，表观量子效率(AQY)、CO_2饱和点(CSP)、表观羧化效率(CE)、Rubisco最大羧化效率(V_(cmax))和最大电子传递速率(J_(max))，显着降低冬小麦叶片光补偿点(LCP)、光下呼吸速率(R_(day))和CO_2补偿点(CCP)，这可能是施钼提高冬小麦叶片净光合速率的原因。7．研究了低温胁迫下施钼对冬小麦叶片光合色素、细胞色素和内囊体膜蛋白质复合体含量的影响。结果表明，低温胁迫下冬小麦叶片施钼提高了冬小麦叶片叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b含量，缺钼导致chla／b比值逐渐升高，说明低温胁迫下缺钼冬小麦叶绿素a向叶绿素b转化受阻；施钼显着提高冬小麦叶片的类胡萝卜素含量，从而降低光抑制，有利于活性氧自由基的清除。低温胁迫前后施钼均显着提高了冬小麦叶片中的细胞色素f、细胞色素b563、光系统Ⅰ和细胞色素b6／f复合体含量，低温胁迫后期施钼显着提高了冬小麦叶片中细胞色素b559和光系统Ⅱ的含量，提高对光能的吸收和电子传递能力。低温胁迫下PSI复合体和细胞色素b6／f复合体对缺钼的反应更为敏感，推测低温下缺钼首先导致光系统Ⅰ和细胞色素b6／f复合体的损伤，进而才导致光系统Ⅱ的损伤。8．研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦叶片ABA含量、ABA依赖型抗寒基因、CBF／DREB转录因子基因和ABA非依赖型抗寒基因表达的影响。结果表明：随着低温胁迫的延长，2个冬小麦品种叶片ABA依赖型抗寒基因、CBF／DREB转录因子基因、ABA非依赖型基因的mRNA表达量均呈先快速上升后下降的趋势。低温胁迫前后2个冬小麦品种施钼处理ABA含量均显着增加，低温胁迫3h时施钼处理ABA依赖型抗寒基因(Wrab15、Wrab17、Wrab18和Wrabl9)mRNA表达量开始显着增加，推测钼可以通过醛氧化酶(AO)→ABA→bZIP→ABRE→COR基因表达这一途径来调控冬小麦的抗寒力。低温胁迫前缺钼与施钼处理CBF／DREB转录因子基因(TaCBF和Wcbf2-1)和ABA非依赖型基因(WCS120、WCS19、Wcor14和Wcor15)表达量差异均不显着，低温处理3h时，施钼冬小麦CBF／DREB转录因子基因(TaCBF和Wcbf2-1)表达量丌始显着增加，低温处理6h时，施钼处理ABA非依赖型基因(WCS120、WCS19、Wcor14和Wcor15)表达量开始显着增加，推测钼还能通过低温信号→CBF／DREB转录因子→CRT／DRE元件→COR基因表达这一途径来调控冬小麦的抗寒力的形成。9．通过双向电泳和质谱技术相结合的方法，研究了低温胁迫下钼对冬小麦叶片蛋白质表达的影响，并应用荧光定量PCR技术对编码差异蛋白质点的基因的mRNA表达量进行了动态分析。结果表明，低温胁迫前，施钼后叶片中的产生特异蛋白质点有2个；缺钼与施钼处理中表达量差异达1.5倍以上的蛋白质点15个；低温胁迫后，施钼处理叶片中的产生特异蛋白质点有3个，缺钼与施钼处理中表达量差异达1.5倍以上的蛋白质点13个。对12个蛋白质点的质谱鉴定结果表明，有5个蛋白质点(spot814、spot1296、spot1297、spot1255和spot1157)的功能与光合作用光反应过程有关，4个蛋白质点(spot918、spot548、spot1386和spot648)的功能与光合作用暗反应过程有关，1个蛋白质点(spot991)的功能与叶绿体基因的转录过程有关，1个蛋白质点(spot1305)功能与蛋白质翻译过程有关，1个蛋白质点(spot1058)在数据库中未找到匹配结果，这说明说明钼营养通过蛋白质表达调控冬小麦光合作用、叶绿体基因转录及蛋白质翻译等生理生化过程，但钼对光合作用的影响更为突出。10．结合含钼酶、激素、抗氧化系统、光合特性及内囊体膜组成的分析结果，提出了钼提高冬小麦抗寒力和增强光合作用的生理及分子机制。该机制以含钼酶活性的变化为基础，以植物钼营养对基因表达与蛋白质翻译的调控为核心，明确了叶绿体是缺钼条件下各种生化反应与代谢过程发生改变的关键部位，低温胁迫是各种基因表达及生理过程发生剧烈变化的诱发因素。
田婧[5]2012年在《外源亚精胺缓解黄瓜幼苗高温胁迫伤害的生理调节机制和蛋白质组学研究》文中进行了进一步梳理高温胁迫对农业生产的威胁是一个全球性的热点问题,严重影响着作物的生育和产量。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。然而,在我国大部分地区的保护设施中,正午40℃以上的高温经常出现,高温热害已经成为黄瓜夏秋露地与保护地栽培的主要限制因子。多胺(Polyamines, PAs)是生物代谢过程中产生的一类具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱,广泛作用于植物生长、形态建成、衰老和对逆境胁迫的响应。多胺的种类主要包括二胺类的腐胺(Putrescine, Put)、叁胺类的亚精胺(Spermidine, Spd)和四胺类的精胺(Spermine, Spm)。近年来,通过使用外源多胺类物质来调节和介导植物各种胁迫耐性的研究越来越多。然而,关于多胺调节蔬菜作物高温胁迫的生理研究比较少见,尤其是蛋白质组学方面的研究尚为空白。本研究以黄瓜品种‘津春4号’为试材,在人工气候箱内,采用营养钵内石英砂浇灌营养液栽培的方式,通过叶面喷施外源1mM Spd,测定了高温胁迫(42℃/32℃)下黄瓜植株生长、光合与荧光特性、叶绿体超微结构、膜脂过氧化程度、活性氧清除酶活性和同工酶表达、抗坏血酸-谷胱甘肽循环、氮素吸收代谢等方面的变化,研究了黄瓜叶片可溶性蛋白变化和蛋白质组功能、mRNA转录水平的变化,探讨了外源Spd提高黄瓜植株耐热性的生理和分子生物学机制。主要研究结果如下：1.外源Spd对高温胁迫下黄瓜幼苗生长和内源多胺含量的影响：高温胁迫下,黄瓜幼苗生长受到明显抑制,株高、茎粗、地上部干鲜重、地下部干鲜重及主要功能叶的叶面积均显着降低,外源Spd处理可明显缓解高温胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制,提高植株生物量的积累。高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片中游离态、结合态和束缚态Put含量显着降低,而游离态、结合态和束缚态Spd和Spm含量显着升高。从多胺种类上来看,黄瓜幼苗体内叁种形态Put均向Spd和Spm的转化可能是黄瓜幼苗(至少是该品种)对高温胁迫的一种适应性反应。喷施外源Spd处理促进叶片中Put和Spd含量的升高,而Spm含量略有下降,由于Put是Spd的上游产物而Spm是Spd的下游产物,外源Spd的作用即趋向于维持高水平的内源Spd含量。2.外源Spd保护高温胁迫下黄瓜幼苗的光合能力：与常温对照相比,高温胁迫下叶绿素含量和净光合速率显着下降,气孔导度和蒸腾速率升高,PS Ⅱ潜在最大光化学效率及实际光化学效率亦明显下降；高温胁迫下施用外源Spd有助于提高叶片光合色素的含量,维持较高的净光合速率及PS Ⅱ光化学效率。单纯高温胁迫下,叶绿体内淀粉粒膨大并大量积累、基粒片层受到挤压且数目相对减少,嗜锇体大量出现；高温胁迫下喷施外源Spd,叶绿体超微结构几乎未受到影响。Spd对叶绿体结构与功能的维持和保护,可能是其改善黄瓜幼苗在高温胁迫下光合能力的主要原因,由此而增强植株对高温逆境的适应性。外源Spd可有效抑制高温胁迫下淀粉的水解,使糖分趋于向合成方向,积累更多的干物质。3.外源Spd增强高温胁迫下黄瓜幼苗的抗氧化能力：高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片膜脂过氧化程度显着加剧,表现为叶片相对电导率、MDA含量及脂氧合酶(LOX)活性以及ROS水平(包括O2和H202含量)均显着上升；而外源Spd处理可明显抑制高温胁迫下幼苗叶片的膜脂过氧化损伤,降低ROS水平,减少电解质渗漏和MDA积累。高温胁迫下,SOD活性大幅下降,POD和APX活性先升高后降低,CAT活性先降低后升高,这些酶的同工酶也发生明显的变化；外源Spd显着增强了高温胁迫下SOD活性,POD、CAT和APX活性也有不同程度的提高,除对POD同工酶影响较小外,外源Spd明显促进了其他保护酶同工酶的表达。AsA-GSH循环中,高温胁迫诱导MDAR.DHAR和GR活性升高,还原型抗氧化剂AsA和GSH含量上升且氧化还原比例发生变化；外源Spd处理进一步提高MDAR.DHAR和GR活性,在促进还原型抗氧化剂AsA和GSH绝对含量升高的同时,还提高了还原型抗氧化剂所占比例(AsA/DHA、GSH/GSSG)。黄瓜幼苗在高温胁迫下启动自身的抗氧化系统以抵御高温造成的氧化伤害,但随着胁迫时间的延长,这种抵御逐渐减弱,而外源Spd能显着降低高温胁迫造成的膜脂过氧化伤害,提高抗氧化酶活性并增强同工酶表达,活化AsA-GSH循环,促进了黄瓜幼苗整体抗氧化能力的提高。4.外源Spd对高温胁迫下黄瓜幼苗氮素和其他代谢的影响：高温胁迫下,幼苗根系中N03--N含量升高但随胁迫处理时间的延长向地上部运输受阻,根系中硝酸还原酶(NR)钝化,叶片中NR活性升高,根系和叶片中NH4+-N含量大幅上升；外源Spd能有效调节高温胁迫下氮素代谢的平衡,促硝抑铵,提高NR活性。脯氨酸是一种重要的含氮化合物,逆境条件下较高的脯氨酸水平可增强植株的渗透调节能力,有助于维持植株体内的水分平衡。高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片内脯氨酸含量升高,外源Spd进一步促进其含量的升高,从而为黄瓜幼苗在高温胁迫下生长发育提供额外的渗透调节能力。高温胁迫下,质膜蛋白含量降低而液泡膜蛋白含量升高,质子泵活性略有升高；外源Spd可进一步提高高温胁迫下黄瓜幼苗叶片质膜和液泡膜H+-ATPase,而液泡膜H+-PPase活性略有下降。外源Spd促进H+-ATPase的活性,从而稳定膜结构,建立跨膜质子推动力△pH,促进ATP的产生和维持细胞质酸碱平衡,缓解了高温胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制。5.外源Spdd对高温胁迫下黄瓜幼苗叶片蛋白质组和基因表达的影响：高温胁迫初时,幼苗叶片可溶性蛋白含量升高,随胁迫时间延长至5d后,叶片可溶性蛋白含量开始下降,外源Spd可显着提高叶片可溶性蛋白的含量。利用双向电泳(2-DE)和质谱分析(LC-ESI-MS/MS)的技术,比较常温对照和高温胁迫及外源Spd处理的幼苗叶片2-DE图谱,共发现62个差异表达蛋白点,其中有60个蛋白点成功得以MS鉴定。经功能分类后显示,25个蛋白点与光合作用有关,16个蛋白点涉及能量与物质代谢,6个蛋白点为分子伴侣,6个蛋白点与胁迫防御有关,7个蛋白点与蛋白质或核酸的生物合成相关,另有2个蛋白点因MS鉴定得分较低或EST功能尚不明确而被归为功能未知蛋白。主要差异蛋白有Rubisco大/小亚基、Rubisco活化酶(RCA)、转酮醇酶(TK)、磷酸核酮糖激酶(PRK)、热激蛋白70(HSP7)、分子伴侣60(CPN60)、Cu/Zn-SOD、类胡萝卜素相关蛋白、蛋白翻译延长因子(EF-Ts和EF-G)等。高温胁迫对光合作用、能量和物质代谢相关蛋白的影响最为明显,而外源Spd处理在蛋白质水平上表现出积极的保护作用,尤其是显着提高了部分高温下调蛋白(如Rubisco大/小亚基和Cu/Zn-SOD)的表达。光合相关基因(RbcL、RbcS、RCA、OEC23和OEC33等)、抗氧化相关基因(SOD、POD和Car等)和分子伴侣(Hsp70、Cpn60和Hsp20)都在nRNA水平对高温胁迫做出明显反应；外源Spd处理对部分基因的表达表现出明显的调控作用。除PRK、CPN60和sHSP外,大多数重要的功能蛋白受高温影响和受外源Spd诱导的mRNA转录特性与蛋白积累特性相一致。
张玉荣[6]2008年在《低温胁迫对枇杷幼苗地下部与地上部生长发育的影响》文中研究说明本研究以枇杷实生苗的叶片与根系为试材,采用人工降温的方法,研究低温胁迫对枇杷地下部与地上部超微结构及生理代谢的影响。1低温胁迫对枇杷幼苗超微结构的影响枇杷幼苗叶片在5℃、3℃低温胁迫下,叶绿体、线粒体、液泡等细胞器能够维持基本的结构和功能,细胞质膜、液泡膜完好,没有破裂现象发生,叶绿体、线粒体双层膜结构仍清晰可见,说明枇杷幼苗能够适应5℃、3℃、0℃低温胁迫,短时间内冻害较小或无冻害现象,随着时间的延长枇杷小苗会受到一定程度的冻害。枇杷小苗在-3℃、-5℃低温胁迫下,12h时就出现细胞质膜破裂,叶绿体完全解体,线粒体膜结构丧失,嵴消失,这说明枇杷小苗在-3℃、-5℃低温胁迫下受到较为严重的冻害,是不可逆的,很难再恢复到正常状态。枇杷根系在5℃、3℃低温胁迫下,根系细胞质膜完好无损,膜系统结构清晰;线粒体双层膜结构仍清晰可见,嵴结构完整,内部结构没有太大变化;液泡单层膜没有受到损害。根系在0℃胁迫下,原生质膜已经受到破坏,变得模糊不清,液泡膜结构皱缩;在-3℃、-5℃低温胁迫下,根系原生质膜、液胞膜均受到严重破坏,原生质体浓缩为一团,很难再恢复到细胞正常结构状态,上述现象说明根系在零下温度受到冻害,也表明根系不能忍受-3℃低温胁迫。超微结构的变化与对低温胁迫信号敏感程度有密切相关性,同一温度不同时间对细胞器的损伤是不同的,同一温度对不同器官损害不同。以上结论发现,根系对低温更为敏感。2低温胁迫对枇杷幼苗生理代谢的影响枇杷幼苗叶片在5℃、3℃、0℃低温胁迫下PMP、MDA含量先增大后减小,SOD、CAT、POD活性先增大后减小,一直维持较高水平,脯氨酸、蛋白质含量先增加后减少,维持较高浓度,表明枇杷对5℃、3℃、0℃低温逆境有一定的适应能力;-3℃、-5℃胁迫下PMP、MDA含量呈先增大后减小,保护酶活性受到抑制,脯氨酸、蛋白质含量较高,而-5℃胁迫的PMP、MDA含量大幅度增加,保护酶活性受到严重的抑制;5℃、3℃、0℃、-3℃、-5℃胁迫下,C/N比先急剧增加后下降,这表明根系受低温胁迫吸收N的能力降低,使其向上运输的N源减少,但后又下降,这又说明地上部的光合作用受低温胁迫下降,消耗增多。枇杷幼苗根系在5℃、3℃、0℃低温胁迫下PMP、MDA含量先增大后减小,SOD、CAT、POD活性先增大后减小,一直维持较高水平,脯氨酸、蛋白质含量先增加后减少,维持较高浓度,表明枇杷幼苗根系对5℃、3℃、0℃低温逆境有一定的适应能力;-3℃、-5℃胁迫下PMP、MDA含量呈一直增大的趋势,保护酶活性受到抑制,脯氨酸、蛋白质含量一直升高;5℃、3℃、0℃、-3℃、-5℃胁迫下,而地下部根系C/N呈下降趋势,这表明地上部光合作用降低,根部受低温胁迫,向上运输N源功能受阻所致,C/N比均呈下降且在对照(CK)之下。本研究论文所取得的结果对枇杷种植的气候条件和种植区的划分提供了理论参考,在果树生产上具有一定的理论意义和较高的实用价值。
白龙强[7]2016年在《赤霉素调控根区亚低温下黄瓜幼苗氮吸收和代谢的分子生理机制》文中认为氮(N)素是植物合成氨基酸、蛋白质、核酸等含N有机物所需的大量元素,在植物的生命活动中发挥着极其重要的作用。冬春季节,设施内的亚低温甚至低温逆境致使作物生长发育迟缓。由于氮肥增产效果显着,且成本低,导致氮肥超量使用,引起蔬菜品质下降、资源浪费、土壤退化和环境污染风险增加等问题。因此减轻亚低温逆境对农作物的不利影响和减少氮肥使用量,对实现高效农业和可持续发展农业具有重要意义。本文以黄瓜(Cucumis sativus L.)为材料,研究了黄瓜幼苗生长对根区亚低温的响应,并利用生理学、分子生物学和药理学等技术手段,研究了赤霉素(GA)对根区亚低温下黄瓜N吸收和代谢的影响机理。主要研究结果如下:1.研究了根区亚低温对黄瓜生长和GA代谢的影响。结果表明,短期根区亚低温胁迫降低了黄瓜地上部和地下部的生物量,外源GA3可解除根区亚低温对黄瓜的不利影响。根区亚低温处理降低了内源GA4的含量。其原因是根区亚低温在基因表达水平上影响了GA代谢关键酶的活性。GA20氧化酶(GA20ox)和GA3氧化酶(GA3ox)基因的表达水平在根区亚低温下表达下调,而GA2氧化酶(GA2ox)基因的表达水平上调。说明根区亚低温通过(至少部分通过)调控GA代谢过程,减少活性GA的含量来抑制黄瓜生长。2.研究了GA3对根区亚低温下黄瓜根系吸收面积、N吸收速率和N积累量的影响。结果表明,根区亚低温显着减小了黄瓜幼苗的根系面积、15NO3-吸收速率和全株N积累量。GA3缓解了根区亚低温对根表面积、15NO3-吸收速率的抑制,使N积累量恢复到根区适温处理的水平。3.研究了根区亚低温下黄瓜幼苗N代谢酶活性、N代谢物含量的动态变化与GA3诱导的NRT基因表达和15NO3-吸收速率之间的关系。结果表明,GA3处理后根区亚低温下黄瓜的15NO3-吸收速率逐渐增大,CsNRT1基因的表达水平也逐步增多和升高。与此同时,NR、GS和GOGAT等N代谢酶活性及相应编码基因的表达也逐渐提高,而组织NO3--N含量和总游离氨基酸含量在短时间(4 h)内显着下降,随后又逐渐升高。利用N代谢关键酶的抑制剂钨酸钠、L-蛋氨酸砜亚胺、氮杂丝氨酸和氨氧乙酸分别提高内源NO3-、NH4+、Glu和Gln后,GA3对黄瓜根NO3-吸收的促进作用受到明显抑制。表明GA通过刺激生长,增强N需求,降低组织N营养水平,解除反馈抑制的间接方式调控根区亚低温下黄瓜的NO3-吸收。4.研究了外源GA3对根区亚低温下黄瓜叶片N代谢过程能量和碳(C)骨架流向的影响。结果表明:与根区适温处理相比,根区亚低温使黄瓜幼苗生长受抑,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学活性、光合放氧速率、CO2同化速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性等降低,单株C与N积累量的比值(C/N)升高了2.85%,向N代谢分配的能量减少了29.8%。根施GA处理缓解了根区亚低温对黄瓜生长的抑制,使叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学活性、光合放氧速率、Pn、PEPCase和SPS活性等都有不同程度地提高,C/N值和N代谢分配的能量恢复至与根区适温处理相当的水平。说明根施GA3可以通过增强光能捕获和CO2同化能力,调节N、C代谢平衡,增加向N代谢方向的能量和C骨架供应,促进根区亚低温下黄瓜对N的吸收与代谢。
韩娜[8]2009年在《抗氰呼吸途径在水稻幼苗低温胁迫和黄化水稻幼苗转绿过程中的作用》文中进行了进一步梳理本论文分叁个部分,分别研究了抗氰呼吸途径在水稻幼苗低温胁迫下的作用,抗氰呼吸途径在黄化水稻幼苗转绿过程中的作用以及外源H_2O_2提高水稻幼苗抗寒性的作用。实验结果显示:1.水稻幼苗低温处理12h之后,相对含水量(relative water content,RWC)明显下降,相对膜透性和活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量明显上升,总呼吸速率(V_t)、交替途径容量(V_(alt))和交替途径容量在总呼吸中的比值V_(alt)/V_t于对照相比都上升。低温处理前4h,用交替途径抑制剂水杨基氧肟酸(salicylhydroxamic acid,SHAM)处理叶片,低温胁迫后测得SHAM处理过的叶片与对照相比拥有更低的RWC和更高的相对膜透性、O_2~(-.)产生速率、H_2O_2含量。电镜结果显示:常温下,交替途径抑制后对叶绿体结构和H_2O_2含量影响不大,低温胁迫下,SHAM可使水稻幼苗叶绿体结构破坏更加严重,H_2O_2还出现在细胞膜、细胞壁、叶绿体周围等多个地方。实验结果显示:低温胁迫下交替途径的升高在抑制ROS方面发挥作用,表明交替途径与提高水稻幼苗抗寒性有关。2.黄化水稻幼苗持续光照12h后,经过交替途径抑制剂SHAM预处理的水稻幼苗叶绿素含量明显低于对照,O_2~(-.)产生速率和H_2O_2含量高于对照,显示交替途径在叶绿体发育过程中具有一定的正向作用且与ROS之间有密切关系。O_2~(-.)的清除剂钛铁试剂(4,5-dihydroxy-1,3-benzene disulfonic acid,Trion)能够明显抑制叶绿体的发育,H_2O_2的清除剂二甲基硫脲(N,N'-Dimethylthiourea,DMTU)却使叶绿素含量有了增加。外源O_2~(-.)明显促进叶绿体发育,高浓度时对其有抑制作用,但随着外源H_2O_2浓度的升高,叶绿素含量一直下降。表明O_2~(-.)对黄化水稻幼苗转绿过程具有促进和抑制作用并存的“双重性”影响,H_2O_2却具有毒性作用。交替途径的存在降低了O_2~(-.)和H_2O_2,增加了叶绿素含量,重要的是缓解了H_2O_2的破坏作用。3.常温下,用不同浓度的外源H_2O_2(0-20mM)对水稻幼苗进行预处理,12h 6℃低温胁迫后,测定RWC和相对膜透性,结果表明:0-8mM H_2O_2可以增加水稻幼苗的RWC、降低相对膜透性,以4mM浓度为最佳。低温胁迫后,与没有进行4mM H_2O_2处理的实验组比较,水稻幼苗V_t、V_(alt)都有增加,4mM的外源H_2O_2还抑制了丙二醛(malonaldehyde,MDA)的含量,增加了可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸的含量。然而,外源H_2O_2对内源H_2O_2的含量以及O_2~(-.)产生速率没有显着影响。这些结果表明:外源H_2O_2可以通过提高呼吸速率、降低脂质过氧化、增加碳氮代以有效地增强水稻幼苗的抗寒性,同时可以看出外源H_2O_2可能以一种方式独立于内源ROS系统之外。
卢一辰[9]2016年在《小麦和水稻对异丙隆和阿特拉津的毒性反应及代谢降解机制的研究》文中指出小麦和水稻作为我国种植面积最广的两种主要粮食作物,其安全生产关乎国家命脉,而农药残留已成为食品和环境安全两大热门问题的焦点之一。因此,研究既能提高作物自身解毒能力又能促进种植土中农药降解的方法,使作物不受农药毒害的同时改善种植土壤环境,是保证农作物安全生产、保护农田生态环境的一个重要科学问题。异丙隆和阿特拉津是两种常用的除草剂,然而大量研究发现环境中残留的异丙隆和阿特拉津对土壤微生物和动植物产生严重影响,甚至通过食物链威胁人类健康。目前,欧盟水框架指令已经把异丙隆和阿特拉津列为潜在致癌物并已禁用,但许多发展中国家(包括中国)仍在使用。本论文研究了水稻对异丙隆的毒性反应。结合化学分析检测和高通量测序(RNA-Seq)方法研究了异丙隆在水稻中代谢降解和分子调控解毒机制。针对农药异丙隆的代谢可能受到植物激素的调控作用,探究了水杨酸对小麦代谢异丙隆的影响,并对有关机理进行阐释。同时发现水杨酸对种植土壤中异丙隆的加速降解作用,研究了水杨酸对根系分泌物及土壤微生物的影响。针对农药胁迫下作物表观遗传的变化以及调控基因表达机制,初步探讨了阿特拉津胁迫下水稻DNA甲基化变化的情况,并分析了 DNA甲基化调控农药胁迫诱导基因表达及降解代谢的机理。具体内容以下:1.为了研究农药残留对作物的毒性伤害,本文选用不同浓度的异丙隆(0,2,4, 6和8 mg L-1)处理水稻幼苗,结果发现异丙隆处理提高了水稻幼苗组织中丙二醛含量,且在2mgL-1异丙隆处理浓度下达到最高值。同时,异丙隆抑制了水稻幼苗的根叶生长和其叶绿素含量,造成了水稻幼苗组织的氧化损伤,影响了水稻的正常生长。当异丙隆处理浓度为2 mg L-1时,激活了水稻幼苗体内抗氧化酶系超氧化物歧化酶(SOD)、漆酶(Laccase)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活力,用于抵抗农药异丙隆带来的氧化胁迫。2.为了研究作物应答农药异丙隆胁迫的分子机理与其代谢机制,本文选择了已知全基因组序列的优秀模式植物水稻作为研究对象,采用高通量测序技术对水稻幼苗转录组进行大规模测序,并构建了水稻茎叶和根系异丙隆处理和非处理的四个表达文库。结果显示,四个表达文库Clean tags测序量达到10,879,252～14,519,285个。通过与水稻参考基因组的比对分析,四个库中比对上已注释的基因数为31,009～32,118个。其中,在水稻幼苗根系和茎叶中对异丙隆胁迫响应的差异表达基因分别有11,680和11,927个。进一步对差异表达基因进行Gene Ontology (GO)功能注释和Kyoto Encylopeida of Genes and Genomes (KEGG)分析发现多数差异表达基因与“对环境压力的抗性”、“外源物的降解和代谢”等一些代谢通路和生物过程有关。从转录组测序数据中随机选取12个差异表达基因做荧光定量PCR验证,验证结果与测序结果一致,说明了测序结果的可靠性。进一步筛选出与响应异丙隆胁迫的代谢解毒相关基因并测定了几个重要解毒酶活力,包括:糖基转移酶(GTs)、细胞色素P450(P450)、谷胱甘-S-硫转移酶(GST)以及甲基转移酶(MTs)。进一步对这些基因进行启动子及转录因子结合位点预测分析,意外发现其中大多数的启动子区都含有对植物激素响应的元件,并通过共表达分析找到了5个调控降解代谢基因的转录因子。运用超高效液相色谱串联离子阱质谱(UPLC/Q-LTQ-MS2)分析鉴定了 19个水稻植株体内异丙隆代谢产物,其中有11个代谢物是第一次在植物中被发现和报道的。根据代谢物的结构推测了异丙隆在水稻体内可能的代谢途径及参与的代谢酶,并结合转录组测序结果发现许多参与的代谢酶基因在异丙隆胁迫都发生了差异表达。3.为了验证农药代谢受到植物激素的调控作用,本文探究了植物激素水杨酸对作物降解代谢农药异丙隆的影响。以异丙隆和小麦为供试农药及农作物,水杨酸为外源叶面喷施植物激素,通过测定电导率和植物表型研究了水杨酸处理下异丙隆对小麦胁迫的影响。结果发现5 mg L-1水杨酸处理缓解了异丙隆对小麦的毒害。通过超高效液相色谱串联飞行质谱(UPLC/Q-TOF-MS2)分析鉴定了 15个小麦植株体内异丙隆代谢产物,其中有4个代谢物区别于水稻代谢物并在植物中被第一次发现和报道。根据代谢物的结构推测了异丙隆在小麦体内可能的代谢途径并发现绝大多数Ⅱ相代谢物(即:结合物)为糖基化产物。对代谢物进行相对定量分析后发现,与对照组相比水杨酸处理的小麦体内异丙隆积累量明显降低,而部分代谢产物丰度显着增加,特别是糖基化产物。结果表明水杨酸加速了异丙隆在小麦体内的代谢速率,特别是Ⅱ相糖基化代谢速率。外施水杨酸下异丙隆处理小麦体内的糖基转移酶活力显着增高。同时,选择了 4个已有文献报道的小麦糖基转移酶基因,并测定其在水杨酸和异丙隆处理下的表达量变化。结果发现4个糖基转移酶基因的表达量都受到异丙隆处理的诱导。其中一条编码水杨酸糖基转移酶的基因(基因号:CD876318)在水杨酸作用下出现高表达。可见,外源使用水杨酸刺激了水杨酸糖基转移酶基因的表达,增加了异丙隆降解产物以及糖基化产物的丰度,加速了农药在小麦体内的降解,从而缓解了异丙隆对小麦的毒害作用。4.为了探索同时发现的水杨酸对小麦种植土壤中异丙隆有加速降解作用的原因,本文对土壤中两个主要影响农药降解的因素(植物根系分泌低分子有机酸和土壤微生物)展开研究。结果发现水杨酸的应用显着提高了根际土壤中酒石酸、苹果酸和草酸3种低分子有机酸的含量。研究了外源水杨酸对小麦种植土中微生物种群数量与群落结构的影响,测定了根际、混合和非根际土中土壤微生物有机碳、氮(SMBC/N)和磷脂脂肪酸(PLFAs)的含量。结果显示,水杨酸处理下的小麦种植土中土壤微生物有机碳氮含量与对照组相比明显升高,在根际土中尤为显着。用于表征微生物总量的总磷脂脂肪酸(PLFAs)含量也受到水杨酸影响而显着上升;一些表征土壤压力的特征磷脂脂肪酸含量显着下降,以及部分表征细菌(如:革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌)和真菌的特征磷脂脂肪酸含量显着上升。结果说明,水杨酸诱导植物分泌的低分子有机酸,丰富了土壤中微生物的数量和种群结构,缓解了异丙隆对土壤生态的胁迫。本文还测定了过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶(DHA)和酚类氧化酶(PO) 3种土壤降解酶活力。结果表明,异丙隆显着抑制了脱氢酶和酚类氧化酶的活力,而水杨酸处理明显缓解了这种抑制。通过主成分分析和相关矩阵分析得出水杨酸的应用与土壤低分子有机酸、土壤酶、土壤微生物数量和异丙隆降解速率成正相关。通过UPLC-TOF-MS2分析鉴定了 5个异丙隆在种植土中的代谢产物。与对照组相比,施用水杨酸后小麦体内有更多异丙隆降解产物被检出。水杨酸作为一个信号转递分子,诱导了小麦根系分泌低分子有机酸。同时,低分子有机酸作为营养源,促使根系周围微生物的大量繁殖,加强了“根际效应”,从而提高了根系周围农药异丙隆的降解速率。5.为了解决农药胁迫下表观遗传的变化与基因表达的调控机制尚不明确的问题,本文利用全基因组甲基化测序手段,展示了阿特拉津处理下的水稻全基因组DNA甲基化单碱基分辨率谱图。结果显示阿特拉津处理改变了水稻基因组中许多CG和非CG的甲基化位点和水平。结合转录组测序结果分析发现,阿特拉津改变了许多编码DNA甲基转移酶、组蛋白甲基转移和DNA去甲基转移酶的基因的表达。在阿特拉津处理的水稻中,本文发现了基因在其上游、本体和下游区域发生高甲基化情况多于低甲基化。DNA甲基化和表达谱数据的关联分析发现,与对照相比有674个基因在阿特拉津胁迫下甲基化水平发生改变,其转录水平也存在显着差异。从中选择出一些参与外源物代谢的基因,测定其在甲基化或去甲基化功能缺失突变体中的表达量变化。结果表明,DNA甲基化影响了基因的转录水平,特别是小RNA介导的DNA甲基化。另外,本文用DNA甲基化通用抑制剂5-azacytidine(AZA)和阿特拉津共同处理水稻幼苗,发现在阿特拉津胁迫下,AZA处理促进了水稻的生长并减少了阿特拉津在其体内的积累量。运用UPLC/Q-TOF-MS2在水稻体内鉴定了 8种阿特拉津降解产物和9种结合物。其中,有2个阿特拉津代谢产物在水稻中是第一次被报道。对代谢产物进行定量分析的结果显示AZA处理提高了一部分代谢产物的相对丰度,包括:P450介导的降解产物DIA和HA,以及大多数GST介导的谷胱甘肽缀合物。综上所述,阿特拉津通过诱导水稻基因组甲基化的改变,调控了参与代谢和解毒的一些基因的表达,从而达到降解阿特拉津的目的。
王婷婷[10]2018年在《低温胁迫下两种荒漠藜科植物幼苗的蛋白组和代谢组学研究》文中指出梭梭(Haloxylon ammodendron)和无叶假木贼(Anabasis aphylla)是新疆准噶尔盆地荒漠区的主要优势种和建群种,对荒漠区盐碱地、龟裂地改造、防风固沙和维护山前洪积扇的水土安全具有重要作用。低温是影响植物生长发育和地理分布重要的非生物胁迫因素之一,地处准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠的积雪消融期大约持续10天左右,在这期间,地表处于反复的冻融状态。此外,在全球气候变化的大环境下,“倒春寒”现象时有发生,这种不利的环境条件使梭梭和无叶假木贼幼苗的存活和生长受到影响。因此,本研究通过人工低温模拟的方式对梭梭和无叶假木贼幼苗进行低温胁迫,测定受低温胁迫的梭梭和无叶假木贼幼苗的生理指标,并采用相对和绝对定量的同位素标记(i TRAQ)技术和气质谱联用仪(GC/MS)技术对这两种藜科植物低温胁迫下的差异蛋白和差异代谢物进行鉴定分析,通过研究梭梭和无叶假木贼幼苗对低温的响应,得到以下研究结果:1.比较对照组和低温处理组的梭梭和无叶假木贼幼苗的几项生理指标发现,低温胁迫下的梭梭幼苗中,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、苹果酸脱氢酶(MDH)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等酶的活性均升高;无叶假木贼幼苗中除POD酶活性在低温条件下降低外,SOD、MDH和GSH-Px等酶的活性在低温条件下均升高。2.本文运用i TRAQ技术对低温胁迫下梭梭和无叶假木贼幼苗中的蛋白质进行鉴定分析发现,梭梭幼苗中一共有339个差异表达蛋白,其中191个蛋白上调,148个蛋白下调;无叶假木贼幼苗中共鉴定出211个差异表达蛋白,其中上调蛋白102个,下调蛋白109个,对梭梭和无叶假木贼幼苗中的差异表达蛋白进行基因本体(GO)功能分类分析发现,这些差异表达蛋白的生物学功能为碳水化合物和能量代谢,蛋白质的合成、加工和降解,胁迫响应,转录调控,跨膜和胞内运输,氨基酸代谢,信号转导等,两个物种中的大部分差异表达蛋白均与其各自响应低温的碳水化合物和能量代谢过程相关。3.本研究采用GC/MS技术系统分析梭梭和无叶假木贼幼苗遭受低温胁迫后代谢物图谱的变化特征,在梭梭幼苗中共稳定检测到98种差异代谢物,其中64种上调表达,34种下调表达,糖及糖醇,氨基酸和有机酸的代谢物种类占大多数;在无叶假木贼幼苗中共检测到116种差异代谢物,其中41种上调表达,75种下调表达,主要代谢物种类同样为糖及糖醇,氨基酸和有机酸叁类。低温胁迫对梭梭和无叶假木贼幼苗差异代谢物有显着影响,低温下梭梭幼苗中的乙醇酸代谢途径和磷酸戊糖途径被抑制,但能够通过富集与叁羧酸循环相关的琥珀酸(Succinic Acid)、L-苹果酸(L-Malic Acid)、柠檬酸(Citric Acid)、延胡索酸(Fumaric Acid)等代谢物降低植物受到逆境伤害的程度。低温胁迫对无叶假木贼幼苗的叁羧酸循环没有明显的抑制作用,但显着影响无叶假木贼幼苗的糖信号途径、鸟氨酸循环、光合作用和呼吸作用等代谢途径。4.经过对低温下梭梭和无叶假木贼幼苗生理指标、蛋白组和代谢组研究的对比发现,叁种抗氧化酶活性在两个物种中均升高,一种抗氧化酶活性在梭梭幼苗中升高,在无叶假木贼幼苗中降低。在两种植物中均发现的差异表达蛋白有47种,其中有25种差异蛋白表现出相同的表达规律。在梭梭和无叶假木贼幼苗中同时发现的差异代谢物有12种,包括4种氨基酸和8种有机酸,这些差异代谢物在梭梭和无叶假木贼幼苗中表现出一致或相反的富集程度。
参考文献：
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[6]. 低温胁迫对枇杷幼苗地下部与地上部生长发育的影响[D]. 张玉荣. 福建农林大学. 2008
[7]. 赤霉素调控根区亚低温下黄瓜幼苗氮吸收和代谢的分子生理机制[D]. 白龙强. 中国农业科学院. 2016
[8]. 抗氰呼吸途径在水稻幼苗低温胁迫和黄化水稻幼苗转绿过程中的作用[D]. 韩娜. 兰州大学. 2009
[9]. 小麦和水稻对异丙隆和阿特拉津的毒性反应及代谢降解机制的研究[D]. 卢一辰. 南京农业大学. 2016
[10]. 低温胁迫下两种荒漠藜科植物幼苗的蛋白组和代谢组学研究[D]. 王婷婷. 石河子大学. 2018