水稻早衰突变体(psf)叶片衰老形成与衰老速率调控的生理机制研究
发布时间：2023-02-06 16:59
叶片是水稻光合作用的主要器官,水稻生育后期功能叶提早衰老,会导致源器官向库器官的同化产物供应不足,严重影响水稻产量潜力的充分发挥,因此研究延缓水稻功能叶衰老的起始或者推迟叶片衰老的速率,对提高水稻产量和品质都具有重要意义。本研究利用叶片早衰突变体(premature senescence at filling stage,psf)与其野生型对照(浙恢7954)为材料,通过在水稻生育后期旗叶叶片衰老过程中的动态取样,并结合离体叶片的外源诱导(或抑制)衰老处理,对水稻叶片衰老过程的相关代谢生理变化进行了研究分析,并重点探讨了水稻叶片衰老过程与叶片器官中的光系统Ⅱ(PSⅡ)D1蛋白损伤、抗氧化保护酶系统及ABA激素调控代谢之间的生理联系,主要研究结果如下:1、对水稻叶片早衰与产量品质之间关系的研究结果表明,水稻生育后期旗叶早衰不仅会引起水稻结实率和千粒重的显著降低,而且会导致其稻米糙米率、精米率和整精米率的显著降低,尤其是整精米率下降明显。与此同时,水稻叶片早衰突变体psf的垩白粒率和垩白度显著高于其相同种植条件下的野生型对照,且叶片早衰程度越严重,稻米垩白米粒和垩白度的增幅越大。此外,水稻...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 叶片衰老的基本特征
1.2 叶片衰老与叶绿体结构功能间的关系
1.3 叶片衰老与叶绿体PSⅡ光合功能及D1蛋白间的关系
1.4 叶片衰老过程中的活性氧产生与抗氧化保护酶变化
1.4.1 超氧阴离子(O2
·-)和过氧化氢(H2O2)的产生
1.4.2 抗氧化保护酶对ROS的调控
1.5 植物激素对叶片衰老的调控
1.5.1 叶片衰老过程中细胞分裂素(cytokinin,CK)的变化
1.5.2 叶片衰老过程中生长素(auxin,IAA)的变化
1.5.3 叶片衰老过程中脱落酸(abscisic acid,ABA)的变化
1.5.4 叶片衰老过程中乙烯(ethylene)的变化
1.5.5 植物激素对叶片衰老调控的分子机制
1.6 本课题研究的意义与内容
第二章 水稻后期旗叶早衰对籽粒充实特性及稻米品质影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 供试材料
2.2.2 叶绿素(SPAD值)含量的测定
2.2.3 稻米表观直链淀粉含量的测定
2.2.4 籽粒糊化特性的测定
2.2.5 溶解度和膨胀势的测定
2.2.6 直、支链淀粉的分离与碘蓝值和最大吸收波长的测定
2.2.7 稻米中总蛋白、植酸和Zn含量的测定
2.3 结果与分析
2.3.1 早衰突变体psf和野生型对照的旗叶衰老速率变化与主要农艺性状差异
2.3.2 叶片衰老及其速率变化对稻米外观品质和加工品质的影响
2.3.3 叶片衰老及其速率变化对稻米蒸煮食味品质的影响
2.3.4 叶片衰老及其速率变化对稻米营养品质的影响
2.4 讨论
第三章 ABA对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控及其与D1蛋白光损伤间关系
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 供试材料与田间种植
3.2.2 田间遮光处理试验
3.2.3 离体叶片的光照、暗和ABA处理
3.2.4 光合速率与叶绿素含量的测定
3.2.5 叶绿素荧光参数测定
3.2.6 丙二醛(MDA)和脱落酸(ABA)的测定
3.2.7 光系统ⅡD1蛋白的western-Blotting免疫检测
3.2.7.1 膜蛋白的SDS-PAGE电泳
3.2.7.2 光系统ⅡD1蛋白的Western-Blotting的免疫印迹
3.2.8 D1蛋白的免疫胶体金标记
3.2.9 水稻叶片总RNA提取、反转录和定量PCR
3.3 结果与分析
3.3.1 早衰突变体psf的叶片衰老动态及相关生理指标变化
3.3.2 光照因素对早衰突变体psf叶片衰老的影响及其与ABA含量间关系
3.3.3 ABA诱导的叶片衰老与叶绿体D1蛋白合成及裂解相关基因表达间关系
3.4 讨论
第四章 ROS对早衰突变体psf叶片衰老过程的生理调控及其与抗氧化保护酶变化间关系
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验材料
4.2.2 离体水稻叶片甲基紫精(MV)的处理
4.2.3 O2
·-产生速率、过氧化氢、相对电导率和MDA含量的测定
4.2.4 抗氧化酶活性的测定
4.2.5 SOD同工酶的非变性凝胶电泳
4.2.6 RNA的提取、cDNA的合成和荧光定量PCR
4.3 结果与分析
4.3.1 早衰突变体psf灌浆结实期旗叶衰老与ROS变化间的关系
4.3.2 叶片衰老过程中抗氧化保护酶的变化以及与ROS积累间的关系
4.3.3 抗氧化保护酶与ROS介导的叶片衰老间的关系
4.3.4 叶片衰老过程中ROS产生对SOD同工酶转录与蛋白表达的影响
4.3.5 离体叶片中不同SOD同工酶对MV诱导的ROS爆发响应
4.4 讨论
第五章 糖饥饿对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控及其与ABA间的关系
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验材料与田间种植
5.2.2 水稻离体叶片糖饥饿处理
5.2.3 水稻离体叶片的蔗糖处理
5.2.4 叶片糖分含量测定
5.2.5 叶绿素含量的测定
5.2.6 水稻叶片总RNA的抽提与cDNA的合成
5.2.7 调控ABA合成与分解的关键酶基因引物的设计
5.3 结果与分析
5.3.1 早衰突变体psf旗叶衰老过程的糖类含量变化及其与野生型间差异
5.3.2 糖饥饿对叶片衰老的调控及其对ABA含量的影响
5.3.3 糖饥饿处理对叶片内源糖和ABA含量的影响
5.3.4 水稻旗叶衰老过程中调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达动态
5.3.5 糖饥饿条件下调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达
5.3.6 外源糖处理对叶片衰老和ABA含量的调控
5.3.7 糖处理条件下调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达
5.4 讨论
第六章 生长素(IAA)对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控作用
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 供试材料的种植
6.2.2 IAA和共轭型IAA(吲哚乙酰天冬氨酸(IAA-ASP))含量的测定
6.2.3 离体叶片的NAA处理
6.2.4 RNA的提取、cDNA的合成和荧光定量PCR
6.2.5 荧光定量qRT-PCR引物的设计与数据分析
6.3 结果与分析
6.3.1 早衰突变体psf旗叶衰老过程的IAA含量和组成变化及其与野生型间差异
6.3.2 调控IAA合成代谢与共轭作用关键基因在叶片衰老过程的表达变化
6.3.3 IAA信号响应基因在叶片衰老过程中的表达变化
6.3.4 转录因子NAC在叶片衰老过程中的表达变化
6.3.5 外源NAA处理对离体叶片衰老的调控
6.4 讨论
第七章 全文总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章
本文编号：3736280
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【学位级别】：博士
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致谢
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 叶片衰老的基本特征
1.2 叶片衰老与叶绿体结构功能间的关系
1.3 叶片衰老与叶绿体PSⅡ光合功能及D1蛋白间的关系
1.4 叶片衰老过程中的活性氧产生与抗氧化保护酶变化
1.4.1 超氧阴离子(O2
·-)和过氧化氢(H2O2)的产生
1.4.2 抗氧化保护酶对ROS的调控
1.5 植物激素对叶片衰老的调控
1.5.1 叶片衰老过程中细胞分裂素(cytokinin,CK)的变化
1.5.2 叶片衰老过程中生长素(auxin,IAA)的变化
1.5.3 叶片衰老过程中脱落酸(abscisic acid,ABA)的变化
1.5.4 叶片衰老过程中乙烯(ethylene)的变化
1.5.5 植物激素对叶片衰老调控的分子机制
1.6 本课题研究的意义与内容
第二章 水稻后期旗叶早衰对籽粒充实特性及稻米品质影响
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 供试材料
2.2.2 叶绿素(SPAD值)含量的测定
2.2.3 稻米表观直链淀粉含量的测定
2.2.4 籽粒糊化特性的测定
2.2.5 溶解度和膨胀势的测定
2.2.6 直、支链淀粉的分离与碘蓝值和最大吸收波长的测定
2.2.7 稻米中总蛋白、植酸和Zn含量的测定
2.3 结果与分析
2.3.1 早衰突变体psf和野生型对照的旗叶衰老速率变化与主要农艺性状差异
2.3.2 叶片衰老及其速率变化对稻米外观品质和加工品质的影响
2.3.3 叶片衰老及其速率变化对稻米蒸煮食味品质的影响
2.3.4 叶片衰老及其速率变化对稻米营养品质的影响
2.4 讨论
第三章 ABA对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控及其与D1蛋白光损伤间关系
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 供试材料与田间种植
3.2.2 田间遮光处理试验
3.2.3 离体叶片的光照、暗和ABA处理
3.2.4 光合速率与叶绿素含量的测定
3.2.5 叶绿素荧光参数测定
3.2.6 丙二醛(MDA)和脱落酸(ABA)的测定
3.2.7 光系统ⅡD1蛋白的western-Blotting免疫检测
3.2.7.1 膜蛋白的SDS-PAGE电泳
3.2.7.2 光系统ⅡD1蛋白的Western-Blotting的免疫印迹
3.2.8 D1蛋白的免疫胶体金标记
3.2.9 水稻叶片总RNA提取、反转录和定量PCR
3.3 结果与分析
3.3.1 早衰突变体psf的叶片衰老动态及相关生理指标变化
3.3.2 光照因素对早衰突变体psf叶片衰老的影响及其与ABA含量间关系
3.3.3 ABA诱导的叶片衰老与叶绿体D1蛋白合成及裂解相关基因表达间关系
3.4 讨论
第四章 ROS对早衰突变体psf叶片衰老过程的生理调控及其与抗氧化保护酶变化间关系
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 试验材料
4.2.2 离体水稻叶片甲基紫精(MV)的处理
4.2.3 O2
·-产生速率、过氧化氢、相对电导率和MDA含量的测定
4.2.4 抗氧化酶活性的测定
4.2.5 SOD同工酶的非变性凝胶电泳
4.2.6 RNA的提取、cDNA的合成和荧光定量PCR
4.3 结果与分析
4.3.1 早衰突变体psf灌浆结实期旗叶衰老与ROS变化间的关系
4.3.2 叶片衰老过程中抗氧化保护酶的变化以及与ROS积累间的关系
4.3.3 抗氧化保护酶与ROS介导的叶片衰老间的关系
4.3.4 叶片衰老过程中ROS产生对SOD同工酶转录与蛋白表达的影响
4.3.5 离体叶片中不同SOD同工酶对MV诱导的ROS爆发响应
4.4 讨论
第五章 糖饥饿对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控及其与ABA间的关系
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 试验材料与田间种植
5.2.2 水稻离体叶片糖饥饿处理
5.2.3 水稻离体叶片的蔗糖处理
5.2.4 叶片糖分含量测定
5.2.5 叶绿素含量的测定
5.2.6 水稻叶片总RNA的抽提与cDNA的合成
5.2.7 调控ABA合成与分解的关键酶基因引物的设计
5.3 结果与分析
5.3.1 早衰突变体psf旗叶衰老过程的糖类含量变化及其与野生型间差异
5.3.2 糖饥饿对叶片衰老的调控及其对ABA含量的影响
5.3.3 糖饥饿处理对叶片内源糖和ABA含量的影响
5.3.4 水稻旗叶衰老过程中调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达动态
5.3.5 糖饥饿条件下调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达
5.3.6 外源糖处理对叶片衰老和ABA含量的调控
5.3.7 糖处理条件下调控ABA合成与分解代谢关键基因的表达
5.4 讨论
第六章 生长素(IAA)对早衰突变体psf叶片衰老过程的调控作用
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 供试材料的种植
6.2.2 IAA和共轭型IAA(吲哚乙酰天冬氨酸(IAA-ASP))含量的测定
6.2.3 离体叶片的NAA处理
6.2.4 RNA的提取、cDNA的合成和荧光定量PCR
6.2.5 荧光定量qRT-PCR引物的设计与数据分析
6.3 结果与分析
6.3.1 早衰突变体psf旗叶衰老过程的IAA含量和组成变化及其与野生型间差异
6.3.2 调控IAA合成代谢与共轭作用关键基因在叶片衰老过程的表达变化
6.3.3 IAA信号响应基因在叶片衰老过程中的表达变化
6.3.4 转录因子NAC在叶片衰老过程中的表达变化
6.3.5 外源NAA处理对离体叶片衰老的调控
6.4 讨论
第七章 全文总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章
本文编号：3736280
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3736280.html
