高温胁迫下外源海藻糖降低小麦活性氧的产生

发布时间：2017-08-01 06:15

  本文关键词：高温胁迫下外源海藻糖降低小麦活性氧的产生

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【摘要】：小麦作为总产量排名世界第二的粮食作物,其颖果是人类的主食之一。它的产量直接影响人民生活水平的变化、国民经济发展的速度。然而,全球气候的变化使小麦常常遭遇高温胁迫,导致光合机构破坏,叶片光合作用下降,有机物累积受阻,造成产量的大幅下降。许多研究表明非还原性二糖海藻糖能在胁迫条件下提高生物的耐受性。本文研究了外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗抗氧化代谢、细胞膜稳定性、光合放氧速率及D1蛋白的影响,探究其对光合机构保护作用的机理,为大田生产的抗逆操作提供理论依据。主要结果如下：1与常温相比,高温胁迫条件下,超氧阴离子(O2-)和过氧化氢(H2O2)的含量会增加。外源海藻糖在高温胁迫下降低了H2O2的产生；在恢复阶段就丙二醛(MDA)而言,外源海藻糖预处理使小麦幼苗MDA的含量比对照降低。所以外源海藻糖使高温胁迫下的小麦幼苗叶片维持了较高清除活性氧的能力；同时,减少了高温胁迫条件下氧自由基的积累,使膜脂过氧化程度下降,一定程度上缓解了其对生物膜系统的破坏。说明海藻糖预处理可以在一定程度上对高温胁迫下的小麦幼苗叶片的细胞膜起到保护作用2与常温相比较,高温胁迫时外源海藻糖的预处理提高了SOD活性。高温胁迫时,外源海藻糖使小麦幼苗的CAT活性和APX活性显著提高,有效地提高了小麦幼苗在胁迫条件下清除活性氧的能力。在恢复时期,外源海藻糖预处理提高了POD和APX的活性。高温胁迫下,外源海藻糖提高了小麦幼苗叶片含锰-超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、含铜超氧化物歧化酶(Cu-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的表达量。高温恢复后外源海藻糖使Mn-SOD、CuZn-SOD、CAT、POD和APX基因的表达量迅速增加,尤其POD基因表达量明显提高,是对照中小麦幼苗的10.2倍。高温胁迫下,外源海藻糖的处理增加了叶片中还原型抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量。在恢复阶段,外源海藻处理的小麦幼苗的ASA含量一直高于对照；在恢复了12h时GSH的含量高于对照。3在小麦幼苗遭受高温胁迫之前,根施适量的海藻糖后,有效减轻了逆境对其D1蛋白的伤害,从而在胁迫结束后维持其较高的光合速率。海藻糖处理的小麦幼苗在高温胁迫后在恢复了24h时光合速率达到最大值,并比对照增加23.3%。在高温胁迫及其恢复阶段海藻糖预处理植株中的最大光化学效率(Fv/Fm)和实际量子产率(YII)的下降幅度小。由此可以说明,外源海藻糖提高了高温胁迫下小麦幼苗的光化学效率和叶片光合作用的潜能。总之,本项研究结果表明：一方面,外源海藻糖能够增加高温胁迫下小麦幼苗叶片活性氧清除酶系统SOD、APX的活性和ASA、GSH的含量,加强其对ROS的清除能力,增强胁迫条件下膜脂稳定性。减少活性氧对Dl蛋白的破坏,保持较高的光合速率；另一方面,外源海藻糖在逆境下也能够直接保护D1蛋白,相对维持光合机构的机能,最终表现在对光合机构的保护,增强光合产物的积累,从而为胁迫条件下减弱小麦产量下降提供保证。
【关键词】：小麦 海藻糖 高温胁迫 抗氧化代谢 光合机构
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1;Q945.78
【目录】：

• 摘要6-8
• abstract8-13
• 第一章 前言13-20
• 1. 文献综述13-19
• 1.1 高温对小麦的影响13-14
• 1.2 海藻糖对植物调节作用14-16
• 1.2.1 海藻糖的发现和作用14-16
• 1.2.2 高温胁迫时海藻糖对植物的作用16
• 1.3 海藻糖提高植物抗逆性的机理16-19
• 1.3.1 海藻糖与ROS的关系16-17
• 1.3.2 海藻糖对蛋白质的作用17
• 1.3.3 海藻糖与光合作用的关系17-19
• 英文缩写符号及其中英文对照19-20
• 第二章 材料和方法20-30
• 1 实验材料的培养与处理20-21
• 1.1 材料培养20
• 1.2 材料处理20-21
• 1.3 硫酸链霉素的处理21
• 2. 实验方法21-30
• 2.1 抗氧化酶Mn-SOD、Cu-SOD、CAT、POD和APX基因的RT-Q-PCR的检测21-24
• 2.1.1 RNA的提取21-22
• 2.1.2 RNA的琼脂糖凝胶电泳检测22
• 2.1.3 样品RNA中DNA的去除22
• 2.1.4 RNA的逆转录22-24
• 2.2 抗氧化酶活性的测定24-26
• 2.2.1 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定24-25
• 2.2.2 过氧化氢酶(CAT)活性的测定25
• 2.2.3 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的测定25
• 2.2.4 过氧化物酶(POD)活性的测定25-26
• 2.3. 非酶促抗氧化物质的测定26-27
• 2.3.1 还原型抗坏血酸(ASA)和脱氢抗坏血酸(DHA)的测定26-27
• 2.3.2 还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量的测定27
• 2.4 光合速率的测定27
• 2.5 R0S含量的测定方法27-28
• 2.6 丙二醛(MDA)含量的测定28
• 2.7 硫酸链霉素抑制小麦幼苗的荧光参数的测定28-29
• 2.8 数据分析方法29
• 2.9 实验仪器和耗材29-30
• 第三章 结果分析30-47
• 3.1 外源海藻糖对高温胁迫下小麦叶片O_2~(·-)产生速率和H_2O_2含量的影响30-32
• 3.2 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗叶片中丙二醛(MDA)含量的影响.32-33
• 3.3 外源海藻糖对高温胁迫下幼苗期小麦叶片抗氧化物质的影响33-37
• 3.3.1 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗叶片SOD活性的影响33-34
• 3.3.2 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗叶片CAT活性的影响34-35
• 3.3.3 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗叶片POD活性的影响35-36
• 3.3.4 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗叶片APX活性的影响36-37
• 3.4 外源海藻糖对高温胁迫下小麦叶片抗氧化基因表达的影响37-39
• 3.5 外源海藻糖对高温胁迫下幼苗期小麦叶片非酶促系统抗氧化物质的影响39-43
• 3.6 外源海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗放氧速率的影响43-44
• 3.7 外源海藻糖对高温胁迫下幼苗期小麦叶片D1蛋白的影响44-47
• 第四章 讨论分析47-50
• 4.1 海藻糖和ROS之间的关系47
• 4.2 海藻糖与抗氧化物质之间的关系47-49
• 4.2.1 抗氧化酶SOD、CAT、POD、APX的变化47-48
• 4.2.2 非酶促的抗氧化物质抗坏血酸和谷胱甘肽的变化48-49
• 4.3 海藻糖对PSII的保护作用49-50
• 第五章 结论50-52
• 参考文献52-67
• 致谢67-68
• 硕士期间科研成果68

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本文编号：602852