李想[1]2004年在《一氧化氮（NO）对水稻萌发、生长及相关机理的研究》文中指出本研究以普通水稻(中农9095)为材料，SNP作为NO的供体。用不同浓度的SNP对种子进行处理，观察根的萌发率、出芽率、根长，并进行统计分析；其次利用石蜡切片技术对不同浓度SNP处理下水稻根部细胞的数量和大小进行统计分析；此外，利用细胞周期中控制G_1→S期转换的关键基因cdc2-Os1和cdc2-Os2，以其cDNA片段进行Northern-blotting检测，观察它们随SNP处理时间的长短其表达的变化情况。 实验结果表明水稻在不同浓度的SNP处理下，其生长发育状况有明显变化，表现在低浓度时(SNP≤10μM)根比对照组长，在高浓度时(SNP≥100μM)则明显受到抑制；当SNP≤50μM时，根的萌发率比对照组没有明显差异，当SNP≥100μM时，根的萌发率比对照组降低了30％左右；芽的萌发也同样如此。利用石蜡切片技术和相关软件，进一步分析了用不同浓度SNP处理水稻根尖时，其细胞大小和面积变化的情况。我们发现：随着SNP的浓度升高，细胞数目变化有逐渐减少的趋势，当SNP≥100μM后，根尖细胞总数为对照组的1／3；但是细胞面积并没有随着SNP的浓度变化而变化。此外，经Northern-blotting检测证明cdc2-Os1和cdc2-Os2两个基因的表达均受到SNP处理时间长短的影响，当用100μM的SNP处理水稻，cdc2-Os2基因在24小时后表达开始减弱，48小时后不表达；cdc2-Os1基因在24小时后表达开始减弱，36小时后就不表达了。以上这些结果初步证明了NO能影响水稻根的生长，并且通过影响根部细胞的分裂使细胞的总数减少。NO之所以能阻止细胞的分裂可能是影响了细胞周期中蛋白激酶的活性，因为从cdc2-Os1和cdc2-Os2两个基因的表达来看，似乎NO能阻抑控制G_1→S期转换的关键基因的表达，从而影响细胞周期的进程。
谷文英[2]2013年在《外源一氧化氮调控菊苣盐适应性机制研究》文中进行了进一步梳理盐胁迫对植物种子萌发和生长有抑制作用,一氧化氮(nitric oxide, NO)作为信号分子或效应分子参与植物的多种生理过程而发挥重要作用。本文以将军菊苣(Cichorium intybus L. cv. Commander)为试验材料,考察不同浓度的NaCl (0～280mmol/L)对菊苣种子萌发、幼苗生长和生理响应的影响,评估外源性NO供体硝普钠(SNP)对不同浓度NaCl胁迫下菊苣(Cichorium intybus L.)营养生长期幼苗渗透调节物质的影响,以及SNP对NaCl胁迫下萌发期幼苗的抗氧化酶活性、抗应激蛋白基因表达及其含量的影响。主要研究结果如下：1.100mmol/L盐胁迫明显降低了菊苣种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数,且随着盐胁迫浓度的升高,这种抑制作用越明显(P<0.05).180mmol/L可使种子萌发率降低50%；而280mmol/L则完全抑制了种子的萌发。盐胁迫对胚芽、株高、初生根和次生根的抑制作用也具有明显的浓度(剂量)-效应,在种子萌发期对初生根的抑制作用强于胚芽,在营养生长期对株高的抑制作用强于次生根。盐胁迫对萌发期和营养生长期幼苗新生叶的长、宽和面积都有抑制作用且随着盐浓度升高均呈显着性降低(P<0.05),但对幼苗根的鲜重、干重表现为低浓度(50,70mmol/L)促进而高浓度(>100mmol/L)抑制。2.与对照组相比,随着盐浓度的升高,菊苣幼苗中丙二醛(MDA)含量、质膜透性(MP)和脯氨酸含量均逐渐升高,而根系活力则逐渐下降,其中MDA和脯氨酸含量在70mmol/L时即显着高于对照组,MP则在140mmol/L处理时显着高于对照组(P<0.05)。盐胁迫影响了叶绿素的合成与代谢,菊苣幼苗中叶绿素的含量随着盐胁迫浓度的升高呈现先升高后降低的趋势。处理组菊苣根和叶中的Na+含量均明显升高而K+含量降低,其中根部显着降低(P<0.05)；Ca2+含量变化不明显；根和叶的K+/Na+以及叶的Ca2+/Na+比值均显着降低(P<0.05)。3.不同浓度的SNP (0.10～0.30mmol/L)预处理均可以缓解盐胁迫对种子萌发和幼苗生长的抑制作用,其中0.2mmol/L SNP处理组达到最佳效果,使种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显着高于其相应的单盐处理组(P<0.05)。此外,0.2mmol/L SNP预处理也使盐胁迫(140mmol/L NaCl胁迫15d)对幼苗生长的抑制降到最低。4.对盐胁迫下渗透调节物质的测定表明,与空白对照相比,随着盐胁迫时间的延长(6-15d),菊苣相对含水量(RWC)明显降低,但脯氨酸含量显着上升(P<0.05)。HPLC分析表明,根中果糖、葡萄糖、蔗糖和1-蔗果叁糖含量均随着盐胁迫时间的延长而降低,而蔗果四糖的含量则升高。SNP预处理不仅缓解了盐胁迫对菊苣叶RWC的抑制,而且使脯氨酸含量和蔗果四糖含量急剧增加(P<0.05),同时降低了果糖、葡萄糖和蔗糖的含量。5.抗氧化酶系统参与了植物盐胁迫下的生理响应和适应性。盐胁迫使菊苣幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性减弱,而使过氧化物酶(POD)活性增强,MDA含量升高。SNP预处理可缓解盐胁迫对菊苣幼苗根长、鲜重的抑制作用,并促进MDA含量显着下降(P<0.05); SOD和POD同工酶谱带增多,且酶活性显着增强(P<0.05), CAT活性也有增强趋势。过氧化氢(H2O2,0.5mmol/L)预处理也有上述效应。6.实时荧光定量PCR和酶联免疫分析表明,盐胁迫下菊苣幼苗的热激蛋白(HSP90)和脱水素(CiDHN1)基因的mRNA相对表达量增加且后者在胁迫2h显着高于空白对照组(P<0.01)；随着盐胁迫时间的延长(2～48h), HSP90含量无明显变化,但CiDHN1的含量则逐渐升高,并在24h和48h后分别在0.001和0.01水平极显着高于空白对照组。SNP预处理使盐胁迫下菊苣幼苗内HSP90和CiDHN1的mRNA表达进一步增多,其中HSP90和CiDHN1的mRNA含量分别在盐胁迫8h和24h明显高于其对应的单盐处理组(P<0.05)。盐胁迫期间(2～48h), SNP预处理菊苣幼苗中HSP90含量无明显变化,而CiDHN1蛋白含量则呈现逐渐上升的趋势。过氧化氢(0.5mmol/L)预处理后,菊苣幼苗中HSP90和CiDHN1的mRNA相对表达量和蛋白含量也表现出与SNP处理后相似的变化趋势,但效应不及SNP明显。以上结果表明,70mmol/L的NaCl是将军菊苣种子萌发期和营养生长期幼苗的耐受浓度；0.2mmol/L SNP不但能有效缓解盐胁迫对菊苣种子萌发的抑制,而且还能明显提高盐胁迫下幼苗地上部分的生物量,增强菊苣的盐适应；这种缓解效应可能是通过以下几种途径来实现的：1.SNP预处理增强了菊苣幼苗的保水能力,促进渗透调节物质脯氨酸的合成与积累,同时促进小分子糖类向果聚糖特别是蔗果四糖转化,使果聚糖含量增加；2.SNP增强了菊苣幼苗中POD同工酶的活性,并使其同工酶谱带增加,同时促使SOD和CAT活性增加,而减少MDA含量；3.SNP促进了菊苣幼苗中抗应激蛋白HSP90和CiDHN1mRNA的表达,并提高了幼苗中CiDHN1的含量。由此可见,SNP预处理可以通过菊苣幼苗内渗透调节物质、抗氧化酶系统与抗应激蛋白等途径发挥协同作用以提高菊苣幼苗的盐适应能力。
赵宝泉[3]2009年在《外源NO在诱导水稻抗重金属Cd胁迫中的作用研究》文中提出重金属镉(Cd)作为毒性较高的环境污染物,不仅对植物的生长发育造成危害,通过食物链进入人体内还会对人类健康带来严重威胁。一氧化氮(Nitric Oxide, NO)是一种广泛存在于生物体内的信号分子和效应分子,参与了植物体内一系列生理活动的调控过程,如种子萌发、植株生长发育、叶片和果实的衰老、细胞凋亡以及植物抗病虫害、干旱、盐害、低温、重金属等一系列生物与非生物逆境胁迫反应。目前关于NO对Cd胁迫下水稻幼苗生长以及氧化与抗氧化系统生理变化调控机制的研究较少。研究NO对Cd胁迫下水稻生理变化及其机制对于稻种筛选、提高水稻适应性和产量、品质具有重要意义。本文以水稻R109 (Oryza sativa L. ssp. japonica, R109)为试验对象,研究外源NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)对Cd胁迫下水稻幼苗根系和叶片生长以及细胞膜脂过氧化的影响,并初步探讨了相关机制。研究结果表明：1.30 mg/L CdCl2胁迫10d显着抑制了水稻幼苗根和茎叶鲜重、干重的增长,且幼苗根长、株高也受到明显抑制。外源一定浓度SNP存在时Cd的上述抑制效应均得到明显缓解,说明外源NO可以显着缓解Cd胁迫对水稻幼苗生长的抑制。2.30 mg/L CdCl2胁迫下水稻幼苗叶片叶绿素含量显着下降,外源较低浓度0mmol/L～0.1 mmol/L SNP处理可显着缓解Cd胁迫下叶绿素含量的降低,但是较高浓度0.5 mmol/L SNP处理加剧了Cd胁迫下叶绿素含量的降低,说明NO对缓解Cd胁迫下叶绿素含量的抑制效应有其浓度依赖性,超过一定浓度范围后就会加剧胁迫效应。3.30 mg/L CdCl2胁迫下,水稻幼苗根系和叶片中H2O2和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量增加,细胞膜脂过氧化程度加剧,说明Cd胁迫诱导了植物细胞的氧化损伤。Cd胁迫也诱导了SOD、CAT、GPX、APX等抗氧化活性的上升,增强了植物细胞活性氧清除能力。外源较低浓度0～0.1 mmol/L SNP处理可以显着缓解Cd胁迫下H2O2和MDA含量的增加,降低了Cd胁迫引起的细胞膜脂过氧化损伤。当SNP处理浓度增加到0.5 mmol/L时,缓解作用不明显,甚至有进一步加剧损伤的趋势。外源SNP处理均可以不同程度降低Cd胁迫下水稻幼苗根系和叶片中SOD等四种抗氧化酶活性的增加。经过分析可知,SNP缓解Cd胁迫下水稻幼苗根和叶片中MDA和四种抗氧化酶活性的提高可能是因为NO抵消了ROS(包括H202)的积累所致。
张斯梅[4]2006年在《一氧化氮和过氧化氢对盐胁迫下水稻幼苗生长的影响及其机理研究》文中认为盐胁迫对植物的生长发育有不利影响,其作用机理至今尚未研究清楚。诸多证据表明,一氧化氮(NO)和过氧化氢(H_2O_2)作为信号分子参与了植物生长发育的调控。本文以籼稻9311为试验材料,探讨了NO和H_2O_2对盐胁迫下水稻幼苗生长的影响及其可能的作用机理,为进一步的深入研究提供一些理论依据。主要研究结果如下:盐胁迫抑制水稻幼苗的生长,0.01-1.00mmol/L外源NO供体硝普钠(SNP)或低浓度(0.01-0.05mmol/L)H_2O_2处理水稻幼苗,能够不同程度地缓解盐胁迫的抑制作用,使植株的叶片生长速率、地上部鲜重和干重、叶片相对含水量有所增加。其中,0.01mmol/L的SNP和0.05mmol/L的H_2O_2效果最明显。但是,高浓度(0.50-1.00mmol/L)H_2O_2处理对盐胁迫下水稻的生长反而有明显的抑制作用。采用NO清除剂(血红蛋白,Hb)和H_2O_2清除剂(二甲基硫脲,DMTU)处理,结果表明,处理植株的叶片生长速率、地上部鲜重和干重以及叶片相对含水量进一步下降,盐胁迫下水稻生长的受抑制程度加深。0.5%Hb能够逆转0.01mmol/L SNP处理促进盐胁迫下水稻幼苗生长的效应,这说明起作用的有效物质是NO。盐胁迫下,随着胁迫时间的延长,水稻幼苗体内的H_2O_2含量不断增加,NO含量则呈现出先增加后下降的趋势,而对照(未用NaCl处理)基本保持稳定。以上结果说明,NO和H_2O_2参与了水稻幼苗响应盐胁迫的过程。100mmol/L NaCl处理,水稻幼苗的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和细胞间隙CO_2浓度都有所下降。外源施加0.01mmol/L SNP或0.05mmol/L H_2O_2均有效改善了盐胁迫下水稻叶片的光合作用,其净光合速率、蒸腾速率和细胞间隙CO_2浓度均较单独盐胁迫显着增加,而气孔导度没有发生显着变化。进一步研究了外源NO和H_2O_2对水稻幼苗叶片内渗透调节物质累积的影响。0.01mmol/L SNP和0.05mmol/L H_2O_2均显着增加了水稻叶片中的脯氨酸含量和可溶性糖含量,有效缓解了盐胁迫对水稻幼苗造成的伤害。盐胁迫使水稻幼苗叶片内的丙二醛(MDA)含量提高,细胞质膜透性增加。采用适量的外源NO和H_2O_2处理,能够明显降低盐胁迫下叶片的MDA含量和细胞质膜透性。该结果表明,一定浓度的NO和H_2O_2减轻了膜脂过氧化作用,抑制了细胞电解质的渗漏,保护了细胞膜的结构。
张泽勇[5]2011年在《一氧化氮缓解水稻根中铝离子毒害机制的研究》文中研究说明铝离子是酸性土壤中抑制植物生长,影响农作物产量的主要限制因子,缓解铝离子对农作物的生理毒害,增加农作物的产量具有重要的实际意义。本文以水稻幼苗作为研究材料,研究了水稻幼苗对铝离子胁迫下的生理响应和一氧化氮(NO)对铝离子毒害的缓解作用。NO作为一个关键的信号分子在植物生长过程中起着重要的作用。为了研究水稻在铝离子胁迫下NO的缓解作用,我们将水稻幼苗用25μM SNP预处理24 h,再用75μM铝离子处理24 h,通过水稻根长、水稻根中铝离子积累、膜质的氧化程度、水稻根中的抗氧化酶和细胞质膜的通透性及细胞壁中半纤维素果胶的变化情况来评价铝毒害。主要结果总结如下：1.与对照相比(无SNP预处理),SNP预处理的水稻根对铝离子胁迫耐性得到了明显的提高,NO对铝离子胁迫下水稻根的伸长有促进作用,SNP处理组的水稻幼苗根长能大致恢复到正常生长水平。通过测定水稻幼苗根尖和水稻根尖细胞壁的铝离子积累实验,我们发现NO能减少铝离子在水稻幼苗根尖和根尖细胞壁的积累,SNP预处理后的实验组,水稻幼苗根尖的铝离子积累量约为正常对照组的2倍,相当于铝离子单独处理组的1/3。由此可知：铝离子在很低浓度就能大量在水稻根尖积累,进而抑制水稻根的伸长。同时,NO在缓解铝离子对水稻根伸长的抑制和铝离子在根尖的积累方面有明显的保护作用。2.通过研究铝离子胁迫下水稻根中的活性氧产生、脂过氧化和抗氧化酶系统,发现铝离子胁迫能引起水稻根中产生大量的活性氧(包括过氧化氢,超氧阴离子),过量产生的活性氧引起了水稻根尖的膜质过氧化。水稻自身为了缓解活性氧的氧化作用,体内的抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD,过氧化物酶POD,过氧化氢酶CAT,抗坏血酸过氧化物酶APX)的活性上升。SNP预处理组的活性氧产生和膜脂过氧化程度明显低于单独铝离子处理组的,抗氧化酶系统的酶活性明显高于铝离子单独作用的实验组。当加入抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)后发现,BHA只能缓解铝离子对水稻根的氧化作用,而对水稻根的伸长作用不明显。由此可见,NO可以缓解铝离子诱导产生的氧化作用,提升水稻根尖的抗氧化能力,但是NO缓解铝离子的氧化作用与促进水稻根的伸长没有明显的相关性。3.通过研究水稻根细胞壁中半纤维素和果胶的含量和果胶的甲基酯化程度,发现：在铝离子胁迫下水稻幼苗根细胞壁中半纤维素和果胶含量与对照相比明显增加,果胶甲基酯化程度与正常对照相比明显降低,SNP预处理后,水稻根尖的果胶含量与铝离子单独处理组相比明显降低,果胶的甲基酯化程度升高。进一步通过对水稻根细胞壁对铝离子的吸收和解吸附实验发现,NO能明显降低细胞壁对铝离子的吸收能力,提高细胞对铝离子的解吸附作用。由此可见,NO可以通过改变水稻根尖细胞壁的成分和果胶甲基酯化程度来降低水稻根尖细胞壁与铝离子的结合能力。4.为了研究铝离子胁迫下,水稻根内源NO对铝离子毒害的缓解作用,我们分别使用了植物体内两种NO合成抑制剂：钨酸钠(硝酸还原酶,NR,抑制剂)和N-硝基-L-精氨酸(LNNA)(氮氧合酶,NOS,抑制剂)。结果发现,钨酸钠能明显加剧铝离子对水稻根伸长生长的抑制作用,增加水稻根中细胞壁果胶的含量和降低果胶的甲基酯化程度。而与钨酸钠相比,LNNA的作用则不明显。由此可见,水稻根中内源NO也能缓解铝离子对水稻根的毒害作用,并且这种缓解作用所需的内源NO的产生与水稻根中的NR密切相关,而与NOS途径关联不大。
雍山玉[6]2007年在《外源一氧化氮（NO）对盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生理特性的影响》文中提出本文以辣椒(Capsicum annum L.)品种陇椒2号为试材,用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)进行处理,研究了NO对100 mmol/L NaCl胁迫下辣椒种子萌发、幼苗生长、叶绿素荧光参数、氧化损伤、渗透调节和内源激素含量的影响,为阐明植物耐盐性提高机制提供一定的理论依据。主要研究结果如下:1.用不同浓度的外源NO供体SNP(0.1-2mmol/L)处理盐胁迫下的辣椒种子和幼苗,结果显示盐胁迫下辣椒种子萌发受到抑制,0.1-0.7mmol/LSNP处理能促进NaCl胁迫下辣椒种子萌发,提高种子发芽势、发芽率、发芽指数,降低种子MDA含量,促进脯氨酸积累,其中SNP浓度为0.1,0.3 mmol/L时促进效果相对较好。低浓度(如0.1mmol/LSNP )处理可明显降低NaCl胁迫下辣椒叶片质膜相对透性,除0.5mmol/LSNP处理外,0.1-0.7mmol/LSNP处理均使NaCl胁迫下辣椒幼苗根系活力显着提高,而高浓度(如2 mmol/LSNP)处理则对盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生长起抑制作用。2.盐胁迫下辣椒生长受到明显抑制,用0.1mmol/L SNP处理盐胁迫下的辣椒幼苗,结果表明,SNP使盐胁迫下辣椒幼苗株高、地上部和根系鲜干重增加,提高叶片相对含水量和植株的根系活力。说明外源NO明显促进盐胁迫下辣椒幼苗生长,缓解盐胁迫对辣椒幼苗生长的抑制作用。3.盐胁迫显着降低辣椒幼苗叶片的叶绿素含量、Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSII、qP和Fv′/Fm′。0.1mmol/L SNP处理明显提高盐胁迫下辣椒叶片的叶绿素含量、Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSII、qP和Fv′/Fm′,表明NO提高辣椒耐盐性与叶绿素荧光参数的变化有关。4.0.1mmol/L SNP处理可以明显缓解盐胁迫下辣椒幼苗叶片MDA的积累,降低盐胁迫下辣椒幼苗叶片质膜相对透性,并诱导SOD、POD和CAT活性的上升,明显提高脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量。由此推测盐胁迫下NO处理辣椒幼苗叶片后较低的MDA含量、质膜相对透性,较高的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量与NO提高了辣椒耐盐性有关,说明NO提高了辣椒叶片的抗氧化能力,减轻了盐胁迫诱导的膜脂过氧化损伤,改善了盐胁迫下辣椒幼苗的渗透调节。5.盐胁迫下辣椒幼苗叶片ABA、IAA含量增加,而GA含量下降。0.1mmol/LSNP处理可以明显提高盐胁迫下辣椒幼苗叶片ABA、GA和IAA含量,表明辣椒耐盐性的提高与叁种内源激素含量的变化有一定的关系。6.进一步结合NO清除剂血红蛋白(Hb)处理后发现,Hb处理显着逆转了盐胁迫下SNP诱导的上述效应,降低渗透调节物质和内源激素含量,而利用亚硝酸钠和铁氰化钾作为对照的实验也证实NO对辣椒幼苗耐盐性有专一性调节作用。
魏学玲[7]2010年在《重金属铅胁迫对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响》文中认为重金属因制约植物生长发育和影响农产品安全问题而成为当今世界关注的焦点。铅是重金属污染中最严重和危害性较强的元素之一,具有移动性强、生物毒性大而且易被植物吸收的特点。植物在铅胁迫下生物大分子构象发生改变、引起电解质外渗、酶活性丧失及膜脂过氧化等,最终干扰植物的正常生理代谢和生长发育。此外,植物体内的铅可通过食物链进入人体内产生各种危害,包括造血功能、免疫功能及内分泌系统等多个系统的损伤。因此,植物在铅胁迫下的损伤与抗性机制的研究已成为研究热点。同时,如何缓解铅对植物的毒害作用,进而提高农作物的产量和品质也受到普遍关注。一氧化氮(Nitrogen oxide,NO)是一种广泛分布在生物体内的信号分子,参与植物体一系列生理过程的调控,如种子萌发、植物根和茎的生长发育、细胞凋亡以及植物防御病虫害、抵抗干旱、盐害、低温等一些生物与非生物胁迫的反应,因而其对植物种子萌发、生理生化特性影响的研究受到普遍关注,特别是关于NO缓解盐、干旱、高温等非生物胁迫对植物的影响。但有关NO对Pb~(2+)胁迫下小麦种子萌发和幼苗生理特性影响的研究报道很少。本实验以两种小麦西旱2号和宁春4号为材料,研究了不同浓度的Pb~(2+)、硝普钠(Sodium Nitroprusside,SNP)单独处理及SNP结合Pb~(2+)处理下小麦种子萌发和幼苗生理生化特性的变化,试图为探明铅胁迫对小麦造成的毒害作用或为深入了解和认识小麦抗重金属污染的生理生化机制提供理论依据,进而通过调节NO水平来提高植物抗重金属胁迫的能力,为研究农作物铅毒害的缓解技术提供理论依据。主要研究结果及结论如下:1.两种小麦在低浓度铅处理下幼苗叶片叶绿素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性均无显着变化,而高浓度铅胁迫使其叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)及叶绿素总量明显减少,但SOD活性显着升高,且相同浓度铅胁迫对小麦宁春4号幼苗叶片叶绿素的破坏作用明显强于对西旱2号的作用;不同浓度硝酸铅处理诱导两种小麦幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性升高,但不影响丙二醛(MDA)含量;此外,Pb~(2+)处理使小麦幼苗叶片脯氨酸含量升高,此效应具有浓度依赖性,但铅处理不影响可溶性糖相对含量。结果表明,铅胁迫对小麦西旱2号和宁春4号幼苗叶片叶绿素造成了破坏,却不同程度诱导抗氧化酶活性及脯氨酸含量升高,即表现出较强的抗氧化能力和渗透调节能力,增强了小麦对铅的耐受性,因而胁迫诱导两种小麦叶片MDA含量变化与对照比无显着性差异。2.低浓度的SNP处理对西旱2号小麦种子的发芽势、发芽率、茎长及根长无显着影响,却不同程度地诱导小麦幼苗叶片中CAT和POD活性升高,高浓度的SNP处理明显提高小麦种子的发芽势和发芽率,抑制幼苗根和茎的生长,降低幼苗叶片脯氨酸含量。此外,不同浓度的SNP处理均诱导幼苗叶片可溶性蛋白的含量增多,但对MDA和可溶性糖相对含量无显着影响。结果表明,高浓度外源NO供体SNP处理促进了小麦西旱2号种子的萌发,抑制其幼苗生长,低浓度SNP处理提高抗氧化酶活性和渗透性调节物的含量,因而SNP处理对细胞膜未造成明显的氧化损害。3.在Pb~(2+)处理下,小麦种子发芽势、发芽率、幼苗根长和茎长均显着降低,25μmol/L SNP明显缓解Pb~(2+)胁迫对种子萌发及幼苗生长的抑制作用。SNP处理提高了Pb~(2+)胁迫下小麦幼苗叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素荧光参数F_v/F_m和F_v/F_0的比值,并诱导过氧化氢酶(CAT)活性升高,但100μmol/L SNP处理降低了过氧化物酶(POD)活性。此外,SNP诱导Pb~(2+)胁迫下小麦幼苗叶片可溶性蛋白含量升高。结果说明,外源NO促进Pb~(2+)胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长,提高叶绿素和可溶性蛋白含量,诱导CAT活性升高,从而增强小麦对Pb~(2+)胁迫的适应性。
孔静[8]2014年在《外源水杨酸与一氧化氮对花生缺铁胁迫的缓解效应及其机理研究》文中进行了进一步梳理植物缺铁减产降质是石灰性土壤上农业生产中的一个严重问题，涉及粮食安全和人类健康。针对我国石灰性土壤上花生缺铁黄化症，本研究以花生（小白沙）作为研究材料，利用水杨酸（SA）与外源一氧化氮（NO），通过液培和盆栽试验的方法研究外源SA与NO对花生生理生化特性及产量品质的影响，探索其对花生缺铁黄化的调控机理，为提高石灰性土壤生产能力，保障国家粮油安全和促进农民增收提供一种技术手段和科学依据。本文的主要研究结果如下：1.生理水平上，缺铁花生表现出明显的缺铁黄化症状，植株矮小，叶片脉间失绿，叶片光合色素含量降低，叶片净光合速率和蒸腾速率下降。外源SA与NO能够有效缓解花生缺铁黄化症状，提高叶片光合色素含量和光合速率，从而促进花生正常生长。2.生化水平上，缺铁导致了花生叶片中MDA及超氧阴离子的累积，导致CAT和POD酶活性的降低。而外源SA与NO可以提高SOD、POD和CAT酶的活性，降低MDA和超氧阴离子在叶片中的积累，从而缓解缺铁导致的氧化胁迫。3.在亚细胞水平上，缺铁导致铁在叶片细胞壁中积累，细胞器和可溶性部分铁浓度降低。外源SA与NO促进了铁由叶片细胞壁向细胞内的转运，提高了细胞器与可溶性部分的浓度，降低了细胞壁中的浓度。同时也促进了铁在根部细胞壁向细胞器与可溶性部分的转运。4.液培试验条件下，与单独施用100μM SA或250μM SNP（NO供体）相比，添加100μM SA+250μM SNP复合处理对花生幼苗缺铁胁迫的缓解效应更显着。在低铁条件下， SA+SNP促进了花生植株对铁的吸收和转运，促进了铁和其他矿质元素的吸收平衡，提高了花生体内铁的再利用效率，促进了抗氧化酶活性的提高，从而有效缓解了缺铁胁迫对花生幼苗的抑制。5.盆栽试验条件下，在缓解石灰性土壤上花生缺铁方面，外源SA制成缓释颗粒和叶面喷施效果最佳，浸种和浇灌次之，直接施入土壤效果最差。外源SNP也是制成缓释颗粒和叶面喷施效果最佳，缓释袋装和缓释胶囊次之，直接施入土壤最差。外源SA与SNP在缓解石灰性土壤上花生缺铁黄化症上的机制，主要包括：外源SA与SNP提高了活性铁含量，提高了叶绿素含量，促进了光合作用；SA与SNP提高了H+-ATPase酶活性，降低了根际土壤pH，提高了土壤中可溶性铁含量，提高了Fe3+还原酶活性，促进了根系对铁的吸收；SA与SNP提高了抗氧化酶活性，缓解了缺铁造成的氧化胁迫；最终提高了花生的产量品质，提高了花生籽粒中铁的含量，有效缓解了石灰性土壤上花生缺铁黄化症。
罗芬兰[9]2007年在《外源NO对Cd～（2+）胁迫下绿豆幼苗生长发育的影响及其机理研究》文中研究说明一氧化氮(nitric oxide，NO)是一种广泛存在于生物体内的信使分子和效应分子，已被证实参与了动物体内酶和转录因子的激活、基因的表达、血管松弛、神经传导及先天性免疫反应等一系列生理生化过程而被认为是多功能的第二信使。在植物体内NO也是一种广泛存在的关键的信号分子，参与了植物一系列生理活动的调控过程，如种子的萌发、植物根和叶片的生长发育、侧根形成、叶片和果实的衰老、细胞凋亡以及植物防御病虫害、抵抗干旱、盐害、低温等一些生物与非生物胁迫的反应，然而目前有关NO对重金属抑制植物生长发育的影响研究甚少。本研究利用农作物绿豆幼苗为材料，通过水培施加外源NO供体硝普钠(sodium nitroprusside，SNP)，初步探讨了5μmol／L Cd~(2+)胁迫(3d和8d)下NO处理对绿豆幼苗叶片和根系生长的影响，并从膜脂过氧化、DNA结构及其代谢、光合作用这叁个方面入手，对其影响机理进行了分析，以期为提高植物抗重金属胁迫的能力提供一定的理论依据。主要研究结果如下：1．Cd~(2+)胁迫3d和8d时绿豆幼苗地上部分和根系鲜、干重降低，且幼苗株高、主根长、最长侧根长净增长量和侧根数净增加量受到显着的抑制：在50μmol／L外源NO供体SNP存在时Cd~(2+)的上述抑制效应均得到明显缓解。说明外源NO能明显缓解Cd~(2+)胁迫对绿豆幼苗生长的抑制。2．Cd~(2+)胁迫下，绿豆幼苗叶片和根系的膜脂过氧化加剧，H_2O_2含量增高，SOD、CAT、POD等保护酶活性升高；外源NO供体SNP能明显诱导Cd~(2+)胁迫下幼苗叶片和根系的SOD、CAT、POD等保护酶活性的进一步升高，使H_2O_2含量和膜脂过氧化程度显着降低。说明NO通过诱导膜保护酶活性的提高，降低了活性氧水平，从而使Cd~(2+)胁迫诱导的膜脂过氧化程度降低，这可能是外源NO明显缓解Cd~(2+)胁迫抑制绿豆幼苗生长发育的原因之一。3．Cd~(2+)胁迫导致绿豆幼苗叶片和根系DNA含量降低，DNA链间交联程度加剧；外源NO供体SNP能够缓解重金属Cd~(2+)胁迫对绿豆幼苗DNA含量及其结构的影响。4．Cd~(2+)胁迫降低了绿豆幼苗叶片净光合速率，同时气孔导度、胞间隙CO_2浓度、表观量子效率、羧化效率和光合能力均降低，而气孔限制值升高，说明Cd~(2+)胁迫对幼苗光合作用的抑制既有气孔因素，也有非气孔因素；外源NO供体SNP处理提高了Cd~(2+)胁迫下幼苗叶片的叶片净光合速率、气孔导度、表观量子效率、羧化效率和光合能力，而胞间隙CO_2浓度、气孔限制值降低。说明外源NO处理提高了Cd~(2+)胁迫下幼苗叶片光合作用过程中光反应能力和碳同化过程中羧化酶羧化效率，进而使Cd~(2+)胁迫下幼苗叶片光合作用的抑制得到缓解。
叶义全[10]2015年在《蔗糖和一氧化氮对植物缺铁响应的调控作用及其机制》文中研究说明铁是植物必需的微量元素。虽然铁是地壳中的第四大丰富元素,但在通气性良好的碱性或石灰性土壤中,由于铁的有效性低常常难以满足植物正常生长发育的需要。据统计,全球约有40%耕地土壤存在不同程度的缺铁胁迫,缺铁已成为农业生产中限制作物产量和品质的主要因素之一。植物在长期进化过程中,形成了一系列耐缺铁胁迫的响应机制,并受多种信号分子和多个转录因子在多个水平上复杂的调控。近年来,尽管国内外关于植物吸收铁的分子生理机制方面已有大量的研究报道,但对植物耐缺铁响应的信号调控过程及其机制的了解仍然较为薄弱。为此,本论文以拟南芥和矮生番茄为材料,首先利用RNA-Seq(转录组测序)技术在基因组水平上分析缺铁胁迫诱导的基因表达变化,筛选了可能参与调控植物耐缺铁响应的因子,进而运用生理学、遗传学和分子生物学等手段,研究了这些因子在植物耐缺铁响应调控和铁吸收利用中的作用机制。取得的主要结果如下：1.以拟南芥为材料,采用RNA-Seq技术,研究了缺铁胁迫下基因表达的变化。结果表明,与正常供铁相比,缺铁条件下共有316个基因表达受到显着影响,其中232个基因表达受缺铁诱导,84个基因表达受缺铁抑制。通过GO(基因本体)生物学过程分析,发现这些差异表达的基因涉及植物激素信号转导、离子稳态平衡、碳水化合物代谢、次生代谢、细胞壁合成与修饰、防御响应等多个生理过程。缺铁条件下多个与铁吸收转运相关基因如IRT1,FRO2,OPT3、NAS1的表达以及调控这些基因表达的bHLH转录因子等均受缺铁胁迫的显着诱导,这对于增强缺铁胁迫下植物对铁的吸收和利用能力具有重要作用。此外,缺铁还显着调控了许多与缺铁响应相关的乙烯的合成及其信号转导、生长素的信号转导途径中基因的表达,暗示激素信号分子可能在调控植物耐缺铁响应中扮演了重要角色。耐人寻味的是,参与碳水化合物代谢和转运以及细胞壁合成和修饰的基因表达也受缺铁胁迫的显着调控。其中,缺铁胁迫增强蔗糖的转运可能对生长素的信号转导过程产生影响,进而调控根系对铁的吸收；而细胞壁合成与修饰可能会对根系质外体铁的再利用产生影响。2.以野生型、糖转运缺失、糖转运过表达转基因植株和生长素转运突变体的拟南芥为材料,研究了缺铁条件下蔗糖对植物耐缺铁响应的调控作用及其机制。结果显示,缺铁处理增加了拟南芥根中蔗糖的含量。外源添加蔗糖处理促进了缺铁诱导的高铁还原酶(FCR)活性,同时增加了缺铁根中铁吸收相关基因FRO2、IRT1和FIT的表达,遮光处理则逆转了上述过程。在缺铁条件下,蔗糖高积累的转基因植株35S::SUC2根中FCR活性和铁吸收相关基因的表达均显着高于野生型植株,而蔗糖低积累突变体suc2-5的上述缺铁响应显着低于野生型植株,表明耐缺铁能力在35S::SUC2转基因植株中得到增强,而在suc2-5突变体中明显减弱。此外,外源添加蔗糖处理也增强了缺铁的DR5-GUS转基因植株根中GUS的活性,但外源添加蔗糖处理却无法增强生长素运输突变体auxl-7和pinl-1植株中FCR活性和铁吸收相关基因的表达；外源添加生长素极性运输抑制剂则显着抑制了缺铁野生型植物中蔗糖诱导的耐缺铁响应。可见,缺铁胁迫诱导根系积累的蔗糖作为生长素的上游信号分子,通过增强FCR活性以及铁吸收相关基因的表达提高植物对缺铁胁迫的耐性。3.转录组测序结果表明,细胞壁合成与修饰的调控可能影响根质外体铁的再利用过程,我们实验室前期研究发现缺铁胁迫显着诱导NO的生成。但NO对细胞壁合成的调控作用及其与植物耐缺铁响应的关系尚不清楚。为此,本试验以矮生番茄(Solanum lycopersicum)为材料,研究了缺铁胁迫诱导产生的NO对根系细胞壁组成和化学性质的影响及其与根系质外体铁再利用之间的关系。结果表明,缺铁显着促进了NO在番茄根中的生成。外源添加NO清除剂(cPTIO)显着降低根系质外体铁含量,而NO供体(GSNO)则增加了缺铁根中质外体铁的含量,进而降低了木质部汁液中铁的含量,表明GSNO处理虽可显着增加根中铁含量,但降低了地上部的铁含量。此外,外源GSNO处理显着增强了果胶甲酯酶的活性,同时降低了细胞壁果胶甲酯化程度,从而增强了细胞壁与铁的结合能力,最终增加了铁在果胶中的积累。可见,缺铁胁迫诱导产生的NO通过降低细胞壁果胶甲基酯化程度,增加了铁在根质外体中的固持,进而抑制铁向地上部的运输。
参考文献：
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[2]. 外源一氧化氮调控菊苣盐适应性机制研究[D]. 谷文英. 扬州大学. 2013
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[5]. 一氧化氮缓解水稻根中铝离子毒害机制的研究[D]. 张泽勇. 兰州大学. 2011
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[7]. 重金属铅胁迫对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响[D]. 魏学玲. 西北师范大学. 2010
[8]. 外源水杨酸与一氧化氮对花生缺铁胁迫的缓解效应及其机理研究[D]. 孔静. 山东农业大学. 2014
[9]. 外源NO对Cd～（2+）胁迫下绿豆幼苗生长发育的影响及其机理研究[D]. 罗芬兰. 陕西师范大学. 2007
[10]. 蔗糖和一氧化氮对植物缺铁响应的调控作用及其机制[D]. 叶义全. 浙江大学. 2015