α-萘乙酸调控油菜抗寒性的生理及分子机制研究

发布时间：2020-06-22 19:02

【摘要】：植物的生长发育受到不可预测的生物和非生物胁迫的影响。为了在多变的环境中生存下来,植物必须进化出强大的适应机制。活性氧和植物激素是植物响应生物和非生物胁迫的重要因素,活性氧与植物激素途径的相互作用,加强了植物对不利环境的适应。在非生物胁迫中,低温胁迫是限制作物产量的主要胁迫条件之一。低温会严重影响植物生长,发育和地理分布,大幅度的削弱作物产量和品质。与其它植物激素相比,生长素在调节植物的生长发育方面发挥着重要作用,但是,有关外源生长素在响应低温下作用的报道却很少,有研究指出,植物在低温下的生长发育与生长素响应可能存在某种联系。本实验以生长素类人工合成剂α-萘乙酸模拟生长素,以白菜型冬油菜‘陇油6号’为研究材料,采用组织化学染色,植物生理生化和分子生物学技术相结合的方法,研究了外源NAA对低温胁迫下油菜的活性氧分布、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响,以及对NADPH氧化酶基因、抗氧化酶基因、抗寒转录因子和MAP激酶基因转录水平的影响,主要结论如下:1、采用组织化学染色的方法,对油菜根尖进行观察,染色结果显示,油菜根系ROS的分布在不同处理下存在差异,低温胁迫下根尖ROS积累与对照相比显著增加,并且ROS的分布最广,而在低温胁迫的同时添加外源NAA可以降低ROS的积累,表明外源NAA通过调节油菜ROS的变化来适应低温环境。此外,低温胁迫引起油菜根部质膜损伤,在低温胁迫下同时添加外源NAA缓解了油菜根部质膜的损伤程度。2、低温胁迫下油菜叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量升高,外源NAA和低温复合处理后与单独低温相比,其两者的含量显著升高,表明油菜可以通过外源NAA提高渗透调节物质的含量来抵御低温环境。低温胁迫下油菜叶片叶绿素含量降低,在低温胁迫的同时添加外源NAA引起了叶绿素含量的升高。低温胁迫诱导了丙二醛的积累,外源NAA和低温胁迫复合处理后丙二醛积累减少,表明油菜叶片的膜脂过氧化损伤程度降低。3、NADPH氧化酶基因(Rboh A-Rboh G)、抗氧化酶基因(CAT、SOD、APX和GR)、抗寒转录因子(ICE1和CBF)和MAP激酶基因(MPK3、MPK4和MPK6)受到低温诱导,与单独低温胁迫相比,外源NAA提高了低温胁迫下以上基因的转录水平,表明这些基因在油菜抵御低温胁迫中发挥了重要作用,在外源NAA和低温胁迫的复合处理中分别加入DPI(NADPH氧化酶抑制剂)、DMTU(H2O2清除剂)、U0126(MAPKK专一性阻断剂)和Tungstate(硝酸还原酶抑制剂)处理后,这些基因的表达量与复合处理相比发生了不同程度的下降,表明NADPH氧化酶、H2O2、MAP激酶信号途径和NO分别参与了外源NAA对低温胁迫的调控。
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.4
【图文】：

位置,过氧化氢,超氧化物,次氯酸

性氧性氧在植物中的产生氧是氧气衍生的小分子，包括氧自由基：超氧阴离子（O2.-），过氧化氢（H2O2）和烷氧基，以及某些非氧化性的氧化中介基，例如次氯酸（HClO），臭氧（O3），单线态氧（1O2）和过氧化氢产生通常是一系列的反应，从超氧化物的形成开始，超氧化物为过氧化氢，特别是在低 pH 值或超氧化物歧化酶催化的条件中的其它成分，包括一氧化氮（NO）形成过氧亚硝酸盐的过物酶催化过氧化氢形成次氯酸，铁催化的芬顿反应产生羟自要的活性氧分子包括超氧阴离子，羟自由基，单线态氧和过氧各种细胞区室（详见图 1.1）[3]，主要是叶绿体、线粒体、过网、质膜、细胞壁和质外体。

荧光探针,油菜,根系

氢和超氧阴离子分布的影响3.1.1 外源 NAA 处理对低温胁迫下油菜根系总活性氧分布的影响DCFH-DA 作为活性氧荧光探针，可以用来检测细胞内活性氧的分布，其本身没有荧光，可以自由穿过细胞膜，进入细胞内后，被细胞内的酯酶水解生成DCFH，而 DCFH 不能通透细胞膜，从而使探针很容易被装载到细胞内，细胞内的活性氧可以氧化无荧光的 DCFH 生成有荧光的 DCF[128]。如图 3.1 所示，荧光探针 DCFH-DA 可以检测总 ROS，油菜根系经 NAA 处理 24h 后，油菜根系荧光强度与对照相比稍有增加。低温（4℃）处理 24 h 后，与对照相比，荧光强度明显加强，分生区和伸长区的总 ROS 积累增加。而 NAA 和低温（4℃）复合处理24 h 后，荧光强度比单独低温胁迫下明显减弱，伸长区的总 ROS 积累降低。以上结果表明：油菜根系总 ROS 的分布在不同处理下存在差异，外源 NAA可以诱导油菜根尖总 ROS 的少量积累，单独低温胁迫下根尖总 ROS 积累增加，并且总 ROS 的分布最广，而外源 NAA 可以降低低温胁迫下总 ROS 的积累。

【参考文献】