水杨酸、脯氨酸、γ-氨基丁酸对盐胁迫下水稻抗氧化系统的调控效应
发布时间：2021-11-19 21:11
盐胁迫是影响植物生长,导致农作物减产的主要非生物因子之一。水杨酸（SA）、脯氨酸（Pro）和γ-氨基丁酸（GABA）在植物生长发育以及响应逆境胁迫过程中起重要作用,尤其是在清除活性氧方面具有相似功能。为探究三者复配对盐胁迫下水稻抗氧化系统是否具有协同增效作用,本试验以耐盐品种龙稻5和盐敏感品种牡丹江30为材料,利用前期筛选出的SA、Pro和GABA推荐浓度,分别在水稻分蘖期与孕穗期叶面喷施,研究了外源SA、Pro和GABA单剂其复配组合对水稻功能叶片抗氧化酶系统、抗坏血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）循环和产量的影响,旨在明确不同时期喷施三种外源物质对盐胁迫下水稻抗氧化系统的调控效应,探讨三种外源物质在调控水稻抗氧化系统中的相互作用,进而丰富水稻耐盐的生理机制,为耐盐栽培措施的制定提供理论依据,本研究主要结果如下:（1）盐胁迫下龙稻5与牡丹江30功能叶片SOD、POD、CAT、APX、MDHAR、DHAR、GR活性显著提高,ASA、GSH、MDA和H2O2含量显著升高。与牡丹江30相比,龙稻5能够维持高水平SOD、POD、CAT、APX、MDHAR、DHAR、GR活性和ASA和GSH含量...
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ASA-GSH循环Fig.1-1ASA-GSHcycle由图1-1可以看到ASA-GSH循环消除过氧化氢的整个过程，ASA在清除过氧化氢的过程中被氧化成MDHA，而MDHA又可以被还原成ASA;
系统和非酶促清除系统，酶促清除系统主要有 SOD、CAT、POD、APX、紫黄质脱环氧化酶（VDE）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）；非酶促清除系统主要有 ASA、GSH 和低分子量抗氧化剂等。具有较强的活性氧清除系统的植物一般认为其抗氧化能力较强，即植物体内活性氧清除系统在植物抗环境胁迫中起着重要的作用[60]。SOD 是最主要的超氧化物碎灭剂之一，可以将 O2-歧化为过氧化氢和氧，大量研究表明在逆境胁迫下 O2-浓度升高，SOD 活性也升高。但当 O2-产生的速率超过系统清除能力时，细胞受到严重伤害，导致 SOD 活性下降。CAT 是植物中清除过氧化氢的关键酶，也是植物逆境胁迫所必需的保护酶。CAT 虽然能高效清除过氧化氢，但对过氧化氢的亲和力较弱[61]。POD 也能清除植物体内的过氧化氢，但其作用机理不同与 CAT。POD 是通过一些辅助底物如酚类化合物和抗氧化剂的氧化，从而分解过氧化氢。POD 和底物过氧化氢的亲和力比 CAT更高，且分布于整个细胞[62]。POD 被认为是植物体内保护细胞免受过氧化氢伤害的主要酶[63-64]。除上述多种抗氧化酶的作用外，植物体内还存在着由一系列酶促反应组成的 ASA-GSH循环[65]该循环在植物活性氧的有效清除中起着重要作用。该循环最初由 Foyer 和 Halliwell（1976）[66]提出，通过 ASA 被氧化消除过氧化氢，再由 GSH 还原重新生成 ASA 的过程（见图 1-1），其中主要涉及 APX、GR、DHAR 等酶及非酶抗氧化剂 ASA 和 GSH。
与盐胁迫相比，分蘖期与孕穗期外源 SPG（SA、Pro、GABA 三者复配）处理下两品功能叶片 SOD 活性显著升高。分蘖期外源 SPG（T7）处理下龙稻 5 和牡丹江 30 功能叶片 S活性增幅分别为 10.95%-28.2%和 24.64%-51.15%；孕穗期外源 SPG（M7）处理下龙稻 5 和丹江 30 功能叶片 SOD 活性增幅分别为 10.95%-26.27%和 18.76%-27.07%。与 SP、SG 和处理相比，分蘖期与孕穗期 SPG 处理下两品种功能叶片 SOD 活性均显著升高，表明 SA、和 GABA 单剂与任意两者复配均具能协同提高盐胁迫下水稻功能叶片 SOD 活性。龙稻 5牡丹江 30 孕穗期喷施 SPG 对 SOD 活性提高效果优于分蘖期。综上所述，分蘖期与孕穗期喷施外源物质单剂和复配剂均能提高盐胁迫下水稻功能叶SOD 活性，SA、Pro 和 GABA 任意两种复配以及三者复配均表现出协同增效作用，但其SOD 活性调控效果与品种和喷施时期有关。三种外源物质单剂和复配剂对牡丹江 30 功能片 SOD 活性的调控作用大于龙稻 5。龙稻 5 分蘖期喷施 Pro、SP、SG、PG 和 SPG 效果优孕穗期，龙稻 5 孕穗期喷施 SA 和 GABA 效果优于分蘖期。牡丹江 30 分蘖期喷施三种外物质单剂和复配剂效果优于孕穗期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]He-Ne激光对盐胁迫下水稻幼苗抗氧化活性的影响[J]. 孟菁,董倩楠,王燕,张美萍. 激光生物学报. 2016(04)
[2]盐碱胁迫下GABA对番茄幼苗活性氧代谢及光合性能的影响[J]. 梁杨杨,吴晓蕾,李敬蕊,宫彬彬,高洪波,王春燕. 河北农业大学学报. 2016(03)
[3]盐胁迫对小麦幼苗生长和保护酶活力的影响[J]. 高玲. 安徽农业科学. 2016(36)
[4]高等植物适应盐逆境研究进展[J]. 张金林,李惠茹,郭姝媛,王锁民,施华中,韩庆庆,包爱科,马清. 草业学报. 2015(12)
[5]不同喷施频率外源γ?氨基丁酸对Ca（NO3）2胁迫下甜瓜幼苗生长的影响[J]. 任文奇,潘雄波,向丽霞,于永鹏,胡晓辉. 北方园艺. 2015(23)
[6]碱性盐胁迫对水稻苗期生长及离子吸收和转运的影响[J]. 张丽丽,马殿荣,张战,赵一洲,李鑫,毛艇,刘研,陈温福. 湖北农业科学. 2015(12)
[7]5-氨基乙酰丙酸（ALA）对盐胁迫下葡萄叶片中AsA-GSH循环的影响[J]. 赵宝龙,刘鹏,王文静,孙军利,马海新. 植物生理学报. 2015(03)
[8]不同供氮水平下盐胁迫对水稻光合特性和某些生理特性的影响[J]. 刘晓龙,徐晨,徐克章,崔菁菁,张治安,凌凤楼,安久海,武志海. 华南农业大学学报. 2015(02)
[9]γ-氨基丁酸对Ca（NO3）2胁迫下甜瓜幼苗耐性的影响[J]. 徐志然,张丽,张智,任文奇,向丽霞,潘雄波,周越,胡晓辉. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性及表达的影响[J]. 李敬蕊,杨丽文,王春燕,高洪波,吴晓蕾. 东北农业大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]γ-氨基丁酸（GABA）调控盐胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的机制[D]. 王泳超.东北农业大学 2016
[2]北方滨海盐土高效改良技术研究[D]. 张博.北京林业大学 2013
[3]盐胁迫诱导水稻根尖细胞质膜蛋白差异表达及LRR型受体蛋白激酶的功能研究[D]. 程彦伟.南京农业大学 2008
硕士论文
[1]盐胁迫和铝胁迫对水稻膜脂组分和含量的影响[D]. 王鑫月.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[2]外源脯氨酸对盐胁迫下水稻耐盐性的影响[D]. 沙汉景.东北农业大学 2013
[3]土壤紧实胁迫对黄瓜抗坏血酸—谷胱甘肽循环及根系呼吸代谢的影响[D]. 郑俊鶱.西北农林科技大学 2011
[4]脯氨酸和甜菜碱对盐胁迫下加工番茄幼苗生长和生理特性的研究[D]. 刘俊英.石河子大学 2009
[5]盐胁迫诱导玉米幼苗GABA积累的生理作用[D]. 周翔.中国农业大学 2004
本文编号：3505876
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ASA-GSH循环Fig.1-1ASA-GSHcycle由图1-1可以看到ASA-GSH循环消除过氧化氢的整个过程，ASA在清除过氧化氢的过程中被氧化成MDHA，而MDHA又可以被还原成ASA;
系统和非酶促清除系统，酶促清除系统主要有 SOD、CAT、POD、APX、紫黄质脱环氧化酶（VDE）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）；非酶促清除系统主要有 ASA、GSH 和低分子量抗氧化剂等。具有较强的活性氧清除系统的植物一般认为其抗氧化能力较强，即植物体内活性氧清除系统在植物抗环境胁迫中起着重要的作用[60]。SOD 是最主要的超氧化物碎灭剂之一，可以将 O2-歧化为过氧化氢和氧，大量研究表明在逆境胁迫下 O2-浓度升高，SOD 活性也升高。但当 O2-产生的速率超过系统清除能力时，细胞受到严重伤害，导致 SOD 活性下降。CAT 是植物中清除过氧化氢的关键酶，也是植物逆境胁迫所必需的保护酶。CAT 虽然能高效清除过氧化氢，但对过氧化氢的亲和力较弱[61]。POD 也能清除植物体内的过氧化氢，但其作用机理不同与 CAT。POD 是通过一些辅助底物如酚类化合物和抗氧化剂的氧化，从而分解过氧化氢。POD 和底物过氧化氢的亲和力比 CAT更高，且分布于整个细胞[62]。POD 被认为是植物体内保护细胞免受过氧化氢伤害的主要酶[63-64]。除上述多种抗氧化酶的作用外，植物体内还存在着由一系列酶促反应组成的 ASA-GSH循环[65]该循环在植物活性氧的有效清除中起着重要作用。该循环最初由 Foyer 和 Halliwell（1976）[66]提出，通过 ASA 被氧化消除过氧化氢，再由 GSH 还原重新生成 ASA 的过程（见图 1-1），其中主要涉及 APX、GR、DHAR 等酶及非酶抗氧化剂 ASA 和 GSH。
与盐胁迫相比，分蘖期与孕穗期外源 SPG（SA、Pro、GABA 三者复配）处理下两品功能叶片 SOD 活性显著升高。分蘖期外源 SPG（T7）处理下龙稻 5 和牡丹江 30 功能叶片 S活性增幅分别为 10.95%-28.2%和 24.64%-51.15%；孕穗期外源 SPG（M7）处理下龙稻 5 和丹江 30 功能叶片 SOD 活性增幅分别为 10.95%-26.27%和 18.76%-27.07%。与 SP、SG 和处理相比，分蘖期与孕穗期 SPG 处理下两品种功能叶片 SOD 活性均显著升高，表明 SA、和 GABA 单剂与任意两者复配均具能协同提高盐胁迫下水稻功能叶片 SOD 活性。龙稻 5牡丹江 30 孕穗期喷施 SPG 对 SOD 活性提高效果优于分蘖期。综上所述，分蘖期与孕穗期喷施外源物质单剂和复配剂均能提高盐胁迫下水稻功能叶SOD 活性，SA、Pro 和 GABA 任意两种复配以及三者复配均表现出协同增效作用，但其SOD 活性调控效果与品种和喷施时期有关。三种外源物质单剂和复配剂对牡丹江 30 功能片 SOD 活性的调控作用大于龙稻 5。龙稻 5 分蘖期喷施 Pro、SP、SG、PG 和 SPG 效果优孕穗期，龙稻 5 孕穗期喷施 SA 和 GABA 效果优于分蘖期。牡丹江 30 分蘖期喷施三种外物质单剂和复配剂效果优于孕穗期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]He-Ne激光对盐胁迫下水稻幼苗抗氧化活性的影响[J]. 孟菁,董倩楠,王燕,张美萍. 激光生物学报. 2016(04)
[2]盐碱胁迫下GABA对番茄幼苗活性氧代谢及光合性能的影响[J]. 梁杨杨,吴晓蕾,李敬蕊,宫彬彬,高洪波,王春燕. 河北农业大学学报. 2016(03)
[3]盐胁迫对小麦幼苗生长和保护酶活力的影响[J]. 高玲. 安徽农业科学. 2016(36)
[4]高等植物适应盐逆境研究进展[J]. 张金林,李惠茹,郭姝媛,王锁民,施华中,韩庆庆,包爱科,马清. 草业学报. 2015(12)
[5]不同喷施频率外源γ?氨基丁酸对Ca（NO3）2胁迫下甜瓜幼苗生长的影响[J]. 任文奇,潘雄波,向丽霞,于永鹏,胡晓辉. 北方园艺. 2015(23)
[6]碱性盐胁迫对水稻苗期生长及离子吸收和转运的影响[J]. 张丽丽,马殿荣,张战,赵一洲,李鑫,毛艇,刘研,陈温福. 湖北农业科学. 2015(12)
[7]5-氨基乙酰丙酸（ALA）对盐胁迫下葡萄叶片中AsA-GSH循环的影响[J]. 赵宝龙,刘鹏,王文静,孙军利,马海新. 植物生理学报. 2015(03)
[8]不同供氮水平下盐胁迫对水稻光合特性和某些生理特性的影响[J]. 刘晓龙,徐晨,徐克章,崔菁菁,张治安,凌凤楼,安久海,武志海. 华南农业大学学报. 2015(02)
[9]γ-氨基丁酸对Ca（NO3）2胁迫下甜瓜幼苗耐性的影响[J]. 徐志然,张丽,张智,任文奇,向丽霞,潘雄波,周越,胡晓辉. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[10]γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性及表达的影响[J]. 李敬蕊,杨丽文,王春燕,高洪波,吴晓蕾. 东北农业大学学报. 2014(11)
博士论文
[1]γ-氨基丁酸（GABA）调控盐胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的机制[D]. 王泳超.东北农业大学 2016
[2]北方滨海盐土高效改良技术研究[D]. 张博.北京林业大学 2013
[3]盐胁迫诱导水稻根尖细胞质膜蛋白差异表达及LRR型受体蛋白激酶的功能研究[D]. 程彦伟.南京农业大学 2008
硕士论文
[1]盐胁迫和铝胁迫对水稻膜脂组分和含量的影响[D]. 王鑫月.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[2]外源脯氨酸对盐胁迫下水稻耐盐性的影响[D]. 沙汉景.东北农业大学 2013
[3]土壤紧实胁迫对黄瓜抗坏血酸—谷胱甘肽循环及根系呼吸代谢的影响[D]. 郑俊鶱.西北农林科技大学 2011
[4]脯氨酸和甜菜碱对盐胁迫下加工番茄幼苗生长和生理特性的研究[D]. 刘俊英.石河子大学 2009
[5]盐胁迫诱导玉米幼苗GABA积累的生理作用[D]. 周翔.中国农业大学 2004
本文编号：3505876
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