ROS参与新型碳纳米材料促进玉米根系伸长并提高抗旱性的探索研究

发布时间：2020-08-09 03:51

【摘要】：近年来,随着纳米科技的不断发展,国内外众多研究者的工作注意力都转移到纳米材料上,研究发现纳米材料对植物生长具有调节和促进作用。课题组前期研究发现,一定浓度的富勒烯处理玉米后,对玉米种子的萌发、早期的生长发育及生物量的积累均有促进作用,并且在干旱胁迫条件处理下,富勒烯处理的玉米抗旱性明显提高。大量研究表明,富勒烯能清除活性氧,具有体外抗氧化性作用,ROS可以作为一种逆境信号,参与植物的生长调节,在植物的根系生长过程发挥着重要的作用。由此推测:富勒烯促进玉米根系伸长的作用,可能与其改变了根尖ROS的含量及分布有关,但作用机制并不清楚。本实验利用一定浓度的富勒烯,在不同的条件下处理玉米及模式植物拟南芥的种子和幼苗,从这两种植物的表型根系的长度,以及生理水平上相关酶活的测定,对其进行探索研究。实验结果如下:(1)不同条件下富勒烯处理对玉米及拟南芥根系表型的影响用50ug/ml的富勒烯溶液在正常条件下对玉米进行培养,根系明显比对照长,进一步研究发现,在5%PEG干旱胁迫条件下进行培养,50ug/ml处理样根长伸长效果依然明显;在8mMH_2O_2条件下用不同浓度(0ug/ml、50ug/ml以及80ug/ml)富勒烯对玉米进行处理,结果发现,在这些条件处理下,含有50ug/ml、80ug/ml浓度富勒烯培养的玉米根系长度均长于对照组,并且在正常条件下和过氧化氢处理条件下,不同浓度富勒烯处理的玉米生物量与对照相比也有显著的差异;将拟南芥在正常不含富勒烯的MS培养基上长至6天后,转移至含有不同浓度(0ug/ml、20ug/ml、30ug/ml)富勒烯的MS培养基上,同时在培养基上施加终浓度为1mM的过氧化氢,每隔24h对拟南芥的表型进行观察,对其根长进行测量,并每隔24h后计算根长伸长差值;结果发现,含有20ug/ml、30ug/ml浓度的富勒烯拟南芥根长长于0ug/ml拟南芥根长,且根系伸长量比对照也要多。初步判定:富勒烯促进玉米根系的伸长可能与ROS相关。(2)不同条件下富勒烯处理对玉米及拟南芥生理上的影响在正常条件下和5%PEG6000模拟干旱胁迫下,对不同浓度(0ug/ml、50ug/ml)富勒烯处理的玉米根系中POD、CAT、APX等酶活生理指标进行分析发现,50ug/ml处理之下POD、CAT、APX活性与对照相比均呈增长趋势,测得H_2O_2含量均比对照含量低;在正常条件下和50mM甘露醇干旱胁迫条件下,用不同浓度(0ug/ml、10ug/ml、20ug/ml)富勒烯处理拟南芥8天后,用DAB染液对拟南芥根系进行染色观察,结果发现,在10ug/ml、20ug/ml浓度的处理下,根系颜色均较浅,且20ug/ml浓度处理下拟南芥根系颜色更浅。由此实验现象推测:富勒烯促进植物根系的伸长可能提高了植株体内一些保护酶的活性,同时改变了植株根尖ROS的含量,从而增强了植株自身的抗旱性,且ROS的改变量与富勒烯的浓度密切相关。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;S513
【图文】：

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对照样和处理样玉米根长就开始有了差异，但培养 3 天后玉米根长差异更明显（如图2-1 所示），在玉米长至 2 天后每隔 12h 对玉米的根长进行了测量和统计，统计结果如下:图 2-1 富勒烯处理玉米 3 天时玉米根长对比图 A:0ug/ml B:50ug/mlFigure 2-1 Comparison of root lengths of Maize at the 3rd day of maize processing with fullereneA:0ug/ml B:50ug/ml正常条件下富勒烯处理对玉米根长的影响

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图 2-2 富勒烯处理玉米 2 天后对玉米根长测量分析结果图re 2-2 The results of maize root length measurement and analysis with fullerene treatment afte干旱胁迫条件下富勒烯处理对玉米根长的影响为了研究干旱胁迫条件下，富勒烯对玉米根长的促进作用是否仍然存在，我含有不同浓度（0ug/ml 和 50ug/ml）的富勒烯溶液加入 5%PEG 进行处理，隔 12h 测量并记录玉米根长，如图 2-3 所示，结果发现，在干旱胁迫条件下液的玉米根长仍然比对照样玉米根长要长。

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图 2-2 富勒烯处理玉米 2 天后对玉米根长测量分析结果图he results of maize root length measurement and analysis with fullerene treatm迫条件下富勒烯处理对玉米根长的影响究干旱胁迫条件下，富勒烯对玉米根长的促进作用是否仍然存同浓度（0ug/ml 和 50ug/ml）的富勒烯溶液加入 5%PEG 进行h 测量并记录玉米根长，如图 2-3 所示，结果发现，在干旱胁迫米根长仍然比对照样玉米根长要长。

【参考文献】