白菜型冬油菜抗寒生理响应与抗氧化酶基因表达分析

发布时间：2017-09-07 22:51

  本文关键词：白菜型冬油菜抗寒生理响应与抗氧化酶基因表达分析

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【摘要】：白菜型冬油菜是我国西北寒旱区主要的油料生态作物,但该地区冬季酷寒干燥,极端低温天气频发,使其不能安全越冬。本研究以超强抗寒冬油菜(陇油6号、陇油7号)、强抗寒品种(陇油8号、陇油9号)和耐寒品种(天油4号、天油7号)为试材,利用植物生理生化手段和分子生物学技术(基因克隆、实时荧光定量PCR)分析冬油菜冬前光合特性和越冬期根部生理生化对低温的响应;并克隆和实时荧光定量PCR检测抗氧化酶基因,分析其在低温胁迫下的表达变化。将生理生化与分子生物学研究结果相结合,揭示白菜型冬油菜抗寒机制,为冬油菜抗寒品种选育提供理论依据。主要结果如下:1.冬前低温胁迫后,气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)、气孔限制值(Ls)、蒸腾速率(Tr)、羧化效率(CE)、光能利用效率(LUE)和水分利用效率(WUE)均下降,而胞间二氧化碳浓度(Ci)和胞间二氧化碳浓度/大气中二氧化碳浓度(Ci/Ca)上升,冬油菜Pn下降主要由非气孔限制所致。Pn、Gs、LUE和CE在品种间均表现为:耐寒品种(天油4号、天油7号)抗寒品种(陇油9号)强抗寒品种(陇油8号)超强抗寒品种(陇油6号、陇油7号);Ci和Ci/Ca的升幅为:超强抗寒品种强抗寒品种抗寒品种耐寒品种;WUE在品种间存在较大差异。2.冬油菜Pn日变化呈不规则的“单峰”曲线,光合进程平稳,Pn在12:00-14:00时达到峰值;Tr、CE和Ls日变化呈“单峰”曲线;LUE日变化呈“V”型曲线;Ci和Gs在品种间存在较大差异。3.低温胁迫后,冬油菜PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)和PSⅡ的电子传递(Fm/Fo)明显下降,超强抗寒品种降幅最大、光抑制最强;冬油菜初始荧光产量(Fo)和最大荧光产量(Fm)呈“下降-上升-下降”的变化;稳态荧光产量(Fs)、光适应下最大荧光(Fm')、PSⅡ实际光化学效率(φPSⅡ)和PSII电子传递速率(ETR)均下降,超强抗寒品种降幅最大;非光化学淬灭(NPQ)升高,而耐寒品种(天油4号、天油7号)的升幅最小。4.低温使冬油菜叶绿素荧光启动过程中各参数发生明显变化,超强抗寒品种启动最快,PSⅡ电子传递活性最强,光抑制程度最小,而耐寒品种热耗散最大。5.低温胁迫后,超强抗寒和强抗寒品种根部MDA含量呈“上升-下降”的趋势,SS含量为“上升-下降-上升”趋势,SP含量下降,超强抗寒品种根部MDA含量最低,SS和SP含量均为超强抗寒品种(陇油6号、陇油7号)抗寒品种(陇油8号、陇油9号)耐寒品种(天油4号、天油7号)。6.低温胁迫后,冬油菜根部T-SOD、Cu/Zn-SOD、CAT、APX和GR活性增强,而POD活性减弱,超强抗寒品种中的各种酶活性最强,T-AOC能力为超强抗寒品种(陇油6号、陇油7号)抗寒品种(陇油8号、陇油9号)耐寒品种(天油4号、天油7号)。7.主成分分析表明Pn和CE是反映白菜型冬油菜低温响应的主要因素,CE和WUE是反映冬油菜光合日变化的主要指标;暗适应下的Fv/Fm、Fv/Fo和Fm/Fo与光适应下的φPSⅡ和Fs是冬油菜叶绿素荧光响应低温的主要指标;Fs和φPSII是影响冬油菜叶绿素荧光启动的主要指标;APX、Cu/Zn-SOD和GR活性是影响冬油菜根部抗寒能力的主要因素;超强抗寒品种光合能力和叶绿素荧光参数低温响应最弱,但叶绿素荧光启动和根部抗寒能力综合评价为:超强抗寒品种(陇油6号、陇油7号)抗寒品种(陇油8号、陇油9号)耐寒品种(天油4号、天油7号)。8.从陇油7号中克隆到APX、Cu/Zn-SOD和Fe-SOD,实时荧光定量PCR分析为,低温下APX和Cu/Zn-SOD的表达量和酶活性均提高,且超强抗寒品种高于耐寒品种,APX和Cu/Zn-SOD是低温诱导表达基因;Fe-SOD半定量和相对定量分析,在4℃时,Fe-SOD上调表达,在-4℃和-8℃时,其表达量急剧下降,且耐寒品种的表达量高于超强抗寒性品种;根部总SOD酶活性高于叶片,超强抗寒品种总SOD高于耐寒品种。
【关键词】：冬油菜 低温 光合生理特性 叶绿素荧光参数 基因克隆 表达分析
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S565.4
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-6
• 缩略词表6-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1 植物抗寒生理基础研究进展10-15
• 1.1 低温对植物光合生理方面的影响10-13
• 1.2 低温胁迫对植物生理生化特性的影响13-15
• 2 植物抗寒的分子机理研究进展15-19
• 2.1 抗冻蛋白基因16
• 2.2 冷诱导基因16-17
• 2.3 脂肪酸去饱和酶基因17
• 2.4 抗氧化酶活性基因17-18
• 2.5 渗透调节基因18-19
• 3 白菜型冬油菜研究概况19-20
• 4 本研究的目的意义及技术路线20-23
• 4.1 研究意义20
• 4.2 试验设计20-22
• 4.3 技术路线22-23
• 第二章 低温对白菜型冬油菜光合生理特性的影响23-59
• 1 试验材料与方法23-25
• 1.1 试验材料23
• 1.2 试验设计23
• 1.3 试验方法23-25
• 1.4 数据分析方法25
• 2 结果与分析25-50
• 2.1 低温对白菜型冬油菜叶绿素总含量的影响25
• 2.2 低温对白菜型冬油菜光合特性的影响25-34
• 2.3 低温对白菜型冬油菜光合指标日变化的影响34-50
• 3 讨论50-59
• 3.1 低温对白菜型冬油菜叶绿素总含量的影响50-51
• 3.2 低温对白菜型冬油菜光合指标的影响51-54
• 3.3 低温对白菜型冬油菜光合指标日变化的影响54-59
• 第三章 低温对白菜型冬油菜叶绿素荧光参数的影响59-86
• 1 试验材料与方法59-61
• 1.1 试验材料59
• 1.2 试验方法59-61
• 1.3 数据分析方法61
• 2 结果与分析61-82
• 2.1 低温对暗适应下白菜型冬油菜F0等叶绿素荧光参数的影响61-66
• 2.2 低温对暗适应下白菜型冬油菜NPQ等叶绿素荧光参数的影响66-67
• 2.3 暗适应下白菜型冬油菜叶绿素荧光参数低温响应综合评价67-69
• 2.4 低温对光适应下白菜型冬油菜Fs等叶绿素荧光参数的影响69-74
• 2.5 低温对暗适应下冬油菜Fo'等叶绿素荧光参数启动过程的影响74-82
• 3 讨论82-86
• 3.1 低温对暗适应下白菜型冬油菜叶绿素荧光参数的影响82-83
• 3.2 低温对光适应下白菜型冬油菜叶绿素荧光参数的影响83
• 3.3 低温对暗适应下白菜型冬油菜NPQ等叶绿素荧光参数的影响83-84
• 3.4 低温对暗适应下白菜型冬油菜叶绿素荧光参数启动过程的影响84-86
• 第四章 越冬期白菜型冬油菜根部生理生化指标对低温响应86-104
• 1 试验材料与方法86-90
• 1.1 试验材料86
• 1.2 试验设计86
• 1.3 测定指标86-90
• 2 结果与分析90-99
• 2.1 低温对白菜型冬油菜根部MDA含量的影响90-91
• 2.2 低温对白菜型冬油菜根部SS含量的影响91
• 2.3 低温对白菜型冬油菜根部SP含量的影响91-92
• 2.4 低温对白菜型冬油菜根部SOD活性的影响92-93
• 2.5 低温对白菜型冬油菜根部CAT活性的影响93-94
• 2.6 低温对白菜型冬油菜根部POD活性的影响94-95
• 2.7 低温对白菜型冬油菜根部APX活性的影响95
• 2.8 低温对白菜型冬油菜根部GR活性的影响95-96
• 2.9 低温对白菜型冬油菜根部T-AOC的影响96-97
• 2.10 冬油菜根部生理生化指标抗寒性综合评价97-99
• 3.讨论99-104
• 3.1 低温对白菜性冬油菜根部MDA含量的影响99-100
• 3.2 低温对白菜型冬油菜根部SS含量的影响100-101
• 3.3 低温对白菜型冬油菜根部SP含量的影响101
• 3.4 低温对白菜型冬油菜根部防御体系的影响101-103
• 3.5 低温对白菜型冬油菜根部T-AOC能力的影响103
• 3.6 白菜型冬油菜抗寒性综合评价103-104
• 第五章 白菜型冬油菜抗氧化酶基因克隆与表达分析104-133
• 第一节 白菜型冬油菜APX克隆、表达及其活性分析104-115
• 1 材料与方法104-106
• 2 结果与分析106-113
• 3 讨论113-115
• 第二节 白菜型冬油菜Cu/Zn-SOD克隆及其在低温条件下的表达分析115-124
• 1 材料与方法115-117
• 2 结果与分析117-122
• 3 讨论122-124
• 第三节 白菜型冬油菜Fe-SOD克隆及其在低温条件下的表达分析124-133
• 1 材料与方法124-125
• 2 结果与分析125-131
• 3 讨论131-133
• 第六章 全文结论与研究展望133-136
• 1 全文结论133-135
• 1.1 冬油菜光合生理指标与低温的关系133
• 1.2 冬油菜叶绿素荧光参数与低温的关系133-134
• 1.3 冬油菜根部生理生化指标与低温的关系134
• 1.4 冬油菜抗氧化酶基因克隆与表达分析134-135
• 2 研究展望135-136
• 参考文献136-154
• 致谢154-155
• 个人简介155-156
• 导师简介156-157

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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2 代玉华,刘训言,孟庆伟,赵世杰;低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响[J];植物学通报;2004年04期

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1 王瑞雪;低温对卷荚相思无性系耐寒生理特征的影响及综合评价[D];福建农林大学;2014年

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本文编号：810360