富氢水对玉米缺铁胁迫的缓解效应及机理研究

发布时间：2021-04-28 14:05

　　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,所以常难以满足植物正常生长发育的需要。近年来,一些研究发现H2作为一种新的生物活性物质,在植物抵御逆境胁迫方面具有重要的作用。因此,本研究主要探讨了 HRW对缺铁胁迫下玉米的生理生化及分子特性的影响,探索其对玉米缺铁黄化的调控机理,为农业上缺铁的缓解措施及应用提供相应的理论依据。本文的主要研究结果如下:1、在缺铁条件下,添加HRW明显缓解了玉米幼苗的黄化现象。2、在缺铁的玉米植株中,叶肉细胞中叶绿体的光合片层少,基质片层基本消失。相反,缺铁植株经HRW处理后,叶肉细胞中的叶绿体能够发育完全,并具有正常的基质片层垛叠。3、缺铁植株经HRW处理后,增加了铁的含量,主要通过调控铁的吸收和运输相关基因（ZmMTN,ZmNAS1、ZmNAS3、ZmDMAS1、ZmTOM2）的变化以及增加麦根酸类物质（PSs）的分泌量和积累量,提高了缺铁玉米幼苗根系对铁的吸收。并且在缺铁玉米的根中,Fe（Ⅲ）-PS的转运体ZmYS1明显被诱导,然而,HRW处理后ZmYS1表达量却下调。4、在缺铁条件下,添... 

【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：106 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词
第一章 文献综述
    引言
    1 铁在植物中的生理作用
    2 植物对缺铁胁迫的适应机理
        2.1 缺铁胁迫下铁的吸收机理
        2.2 缺铁胁迫下植物体内铁的转运
    3 植物对缺铁胁迫的信号转导及其调控机制
        3.1 缺铁响应的转录因子调控过程
        3.2 参与缺铁响应的激素信号及其调控过程
    4 玉米铁营养的相关研究进展
        4.1 缺铁条件下Fe(Ⅲ)-MAs螯合物转运的作用
        4.2 缺铁条件下玉米麦根酸的分泌特性
    5 氢气的研究概况
        5.1 植物中氢气的产生
        5.2 氢气在植物抗逆中的作用及研究进展
    6 本研究的目的和意义
第二章 HRW对玉米幼苗缺铁适应性的影响
    1 材料与方法
        1.1 富氢水的制备
        1.2 材料培养及富氢水处理
        1.3 玉米植株生物量、株高及叶片叶绿素含量的测定
        1.4 叶片光合气体交换参数的测定
        1.5 叶绿素荧光动力学参数测定与分析
        1.6 数据处理及统计方法
    2 结果与分析
        2.1 供铁水平对玉米苗期植株形态的影响
        2.2 供铁水平对玉米植株叶片叶绿素含量的影响
        2.3 不同浓度的HRW对缺铁玉米幼苗生长状况及叶绿素含量的影响
        2.4 不同浓度的HRW对缺铁玉米植株气体交换参数的影响
        2.5 不同浓度的HRW对缺铁玉米幼苗叶绿素荧光参数的影响
        2.6 50% HRW对不同铁浓度下玉米植株的影响
    3. 讨论
    4. 总结
第三章 HRW对玉米幼苗缺铁胁迫下光合机构稳定性的影响
    1 材料与方法
        1.1 富氢水的制备
        1.2 材料培养及缺铁与富氢水处理
        1.3 玉米植株生物量、株高及叶片叶绿素含量的测定
        1.4 普鲁士蓝染色
        1.5 总铁含量、活性铁含量及其它矿质元素含量的测定
        1.6 叶片光合气体交换参数的测定
        1.7 叶片PEPC活性和Rubisco活性的测定
        1.8 叶绿素荧光参数的测定与分析
        1.9 叶绿体超微结构观察研究
        1.10 MDA和H_2O_2的测定
        1.11 SOD,CAT,APX,GR,POD抗氧化酶活性的测定
        1.12 数据处理及统计方法
    2 结果与分析
        2.1 HRW对缺胁迫下玉米生长发育的影响
        2.2 HRW对缺铁胁迫下玉米叶片叶绿素含量的影响
        2.3 HRW对玉米植株缺铁下活性铁及总铁含量的影响
        2.4 HRW对玉米缺铁胁迫下荧光参数的影响
        2.5 HRW对缺铁胁迫下玉米光合机构稳定性的影响
        2.6 HRW对缺铁胁迫下玉米氧化胁迫的影响
        2.7 HRW对玉米体内矿质元素含量和分布的影响
        2.8 HRW对玉米缺铁胁迫下叶绿体超微结构的影响
    3. 讨论
        3.1 HRW保护了缺铁胁迫下叶绿素的合成和叶绿体的发育
        3.2 在玉米缺铁胁迫下HRW处理增加了铁的积累
        3.3 在玉米缺铁胁迫下HRW提高了PSⅡ的电子传递
        3.4 在玉米缺铁胁迫下HRW提高了光合碳同化水平
        3.5 HRW减少了缺铁胁迫诱导中活性氧的爆发,使玉米叶片免受氧化胁迫
        3.6 在玉米缺铁胁迫下HRW调控了矿质元素的含量和分布
    4. 总结
第四章 HRW对玉米幼苗缺铁胁迫下铁代谢的影响
    1 材料与方法
        1.1 富氢水的制备
        1.2 材料培养及缺铁与富氢水处理
        1.3 总RNA的提取,反转和qRT-PCR
        1.4 根系分泌物的收集及测定方法
        1.5 数据处理及统计方法
    2 结果与分析
        2.2 HRW对玉米缺铁胁迫下铁调控相关基因表达的影响
        2.3 HRW对玉米缺铁胁迫下YS1的表达及PSs含量的影响
    3 讨论
    4 总结
全文结论
参考文献
附录
创新点
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]植物对铁元素吸收的分子调控机制研究进展[J]. 李俊成,于慧,杨素欣,冯献忠.  植物生理学报. 2016(06)
[2]氢气在植物抗胁迫中的作用[J]. 刘方,刘勇波,李俊生,黄海.  植物生理学报. 2015(02)
[3]Iron deprivation results in a rapid but not sustained increase of the expression of genes involved in iron metabolism and sulfate uptake in tomato（Solanum lycopersicum L.） seedlings[J]. Anna Rita Paolacci,Silvia Celletti,Giulio Catarcione,Malcolm J.Hawkesford,Stefania Astolfi,Mario Ciaffi.  Journal of Integrative Plant Biology. 2014(01)
[4]一种快速测定玉米叶片PEP羧化酶活性的方法[J]. 赵江雷,杨双.  农业与技术. 2013(03)
[5]水稻尼克酰胺铁载体的高效液相色谱—电喷雾质谱分析[J]. 李金辉,蒋欣杭,吴世华.  浙江农业学报. 2013(01)
[6]叶绿素荧光动力学参数的意义及实例辨析[J]. 尤鑫,龚吉蕊.  西部林业科学. 2012(05)
[7]植物铁代谢及植物铁蛋白结构与功能研究进展[J]. 云少君,赵广华.  生命科学. 2012(08)
[8]氢气医学研究进展[J]. 董文彬,郑高利.  中国药理学与毒理学杂志. 2012(05)
[9]铁营养对蕹菜生长和品质的影响[J]. 彭春霞,吴鹏夫,龙冠邑,杨丽,彭克勤.  湖南农业科学. 2012(09)
[10]植物吸收和转运铁的分子生理机制研究进展[J]. 申红芸,熊宏春,郭笑彤,左元梅.  植物营养与肥料学报. 2011(06)

博士论文
[1]玉米幼苗缺铁胁迫下一氧化氮的保护作用[D]. 孙宝腾.兰州大学 2006
[2]小金海棠和香橙耐缺铁机理研究[D]. 李凌.西南农业大学 2002

硕士论文
[1]富氢水预处理对香石竹切花瓶插寿命的影响及其机理研究[D]. 蔡敏.上海交通大学 2015
[2]玉米自交系苗期麦根酸分泌特性及其与SSR标记的关联分析[D]. 董炳雪.山东农业大学 2012
[3]过量铁胁迫对豌豆幼苗毒害作用的研究[D]. 蔺冬梅.兰州大学 2010



本文编号：3165609