铁皮石斛蔗糖代谢及抗氧化酶对逆境胁迫的响应

发布时间：2020-07-11 16:09

【摘要】：蔗糖代谢与植物的生长发育、贮藏物质积累及转化、对逆境胁迫的响应等作用密切相关。温度、干旱、氯化钠(NaCl)等胁迫均会影响蔗糖代谢相关酶的活性和蔗糖分解或衍生成单糖方向的改变,进而调节植物中的不同糖分水平和各种生理功能。不同植物在长期的进化过程中,也形成了自己对逆境胁迫的独特响应机制。本研究采用不同的温度、干旱(PEG)、NaCl等胁迫条件处理铁皮石斛,运用形态观察及常规的生理生化方法,测定铁皮石斛的农艺性状、蔗糖、多糖、葡萄糖等糖分含量以及蔗糖代谢蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SS)、酸性转化酶(AI)和碱性转化酶(NI)的酶活性和保护酶活性的变化,研究铁皮石斛中糖代谢及抗氧化系统对温度、干旱、NaCl胁迫的响应及作用机制,主要结果如下:1、受到高温或低温胁迫后铁皮石斛生长受限;受温度胁迫后铁皮石斛自身可溶性蛋白含量增加,过氧化物酶(POD)活性普遍上升,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性短期内上升,随时间的增加或浓度的增加而活性降低。低温或高温胁迫都会使铁皮石斛茎叶中的蔗糖积累,但多糖、葡萄糖含量则会下降,低温胁迫后铁皮石斛会积累甘露糖,但高温胁迫有利于甘露糖含量增加。蔗糖含量与SS呈显著正相关,多糖则与AI、NI呈显著正相关。2、受到干旱胁迫后铁皮石斛停止生长,落叶、黄叶增加,可溶性蛋白含量和抗氧化酶POD、CAT活性都有所上升以抵御干旱胁迫对自身造成伤害,SOD活性则有所下降,叶中后期才有所升高;干旱胁迫会使葡萄糖含量增加,但蔗糖、多糖、甘露糖含量下降,蔗糖含量与多糖呈显著正相关,与SPS呈正相关,多糖与SPS呈显著正相关,葡萄糖与AI、NI呈正相关。3、受到NaCl胁迫后铁皮石斛的萌蘖数、黄叶数、中部茎粗增加,根数、叶片数、根长、苗高减小;受NaCl胁迫后,铁皮石斛茎叶中可溶性蛋白含量升高,POD、SOD活性低浓度时上升,但浓度过高则会下降,CAT活性则是随着NaCl浓度升高而下降。NaCl胁迫后铁皮石斛蔗糖、多糖、葡萄糖的积累增加,低浓度有利于甘露糖的积累,但浓度过高时甘露糖含量明显下降;蔗糖含量与SPS呈极显著正相关,多糖与AI呈显著正相关,葡萄糖与SPS、SS呈显著正相关。本研究结果显示,在受到胁迫后,铁皮石斛中的可溶性蛋白含量及抗氧化酶活性会普遍升高以抵御逆境。温度胁迫和干旱胁迫则不利于铁皮石斛中糖分的积累,氯化钠胁迫后铁皮石斛中糖分含量增加。这些结果将有助于了解铁皮石斛蔗糖代谢及抗氧化系统对温度、干旱、盐胁迫的响应,为铁皮石斛的代谢调控和抗性育种奠定基础。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S567.239
【图文】：

铁皮石斛,可溶性蛋白,茎叶,温度胁迫

而低温胁迫下的苗叶片数缓慢减少，而高温胁迫下的苗叶片数快速地减少，并且减速越来越快，25℃环境下，随时间的增加，铁皮石斛苗黄叶或掉叶数极少，低温胁迫下黄叶或掉叶数略有增长，而高温胁迫下，黄叶或掉叶明显，并且增速有加快的趋势，到 30 天时，苗已死亡，说明铁皮石斛 D5 通过落叶来抵御逆境胁迫。 2.3.2 铁皮石斛抗氧化酶对温度胁迫的响应 2.3.2.1 铁皮石斛可溶性蛋白对温度胁迫的响应由图 2.1 可知，对照中铁皮石斛茎的可溶性蛋白 3 天到 9 天时上升明显，随后保持平稳；低温处理 3 天到 9 天后铁皮石斛茎中的可溶性蛋白含量几乎不变，而 9 天后，可溶性蛋白含量开始

铁皮石斛,茎叶,POD活性

活性开始下降。 2.3.2.2 铁皮石斛 POD 对温度胁迫的响应由图 2.2 可知，25℃温度下铁皮石斛茎中 POD 活性在一开始 3 天到 9 天时呈明的上升趋势，随后保持平稳；而低温胁迫下，铁皮石斛茎中 POD 活性逐步增加，最终超过对照中的含量，说明 POD 的增加可以一定程度上抵御低温胁迫所受的伤害而高温下 POD 活性含量呈先上升后下降的趋势，但总体来讲，处于高温环境时，中 POD 活性的含量小于对照中的含量。25℃下，铁皮石斛叶中 POD 活性呈逐步上趋势；而低温时前半个月呈上升趋势，后半个月稍有下降；高温时，铁皮石斛叶POD 活性呈先上升后下降趋势。说明低温、高温胁迫使得 POD 活性变小。

铁皮石斛,茎叶,SOD活性,高温时

图 2.3 不同温度下铁皮石斛茎叶 SOD 活性的变化 Figure2.3 Changes of SOD activity in stems and leaves of D.catenatum under differenttemperatures2.3.2.4 铁皮石斛 CAT 对温度胁迫的响应由图 2.4 可知，对照常温下，铁皮石斛茎中 CAT 活性呈先上升后下降趋势；而低温时呈上升趋势，开始上升的快，随后上升趋势不断减慢；而高温时呈不断下降趋势，并且下降地越来越快。对照常温下，铁皮石斛叶中 CAT 活性呈下降趋势，先快后慢，最后趋于平稳。而低温时，CAT 活性一开始略有上升趋势，随后开始下降。高温时，一开始 CAT 活性几乎不变，9 天后开始下降。

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