油菜素内酯调控低温胁迫下玉米种子萌发的生理机制

发布时间：2017-09-20 04:08

  本文关键词：油菜素内酯调控低温胁迫下玉米种子萌发的生理机制

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【摘要】：玉米是中国北方地区最主要的栽培作物,具有产量高、管理简单等优点,但北方春种植玉米时由于气温低,常遇到“倒春寒”天气,使得玉米播种后种子发芽缓慢、活力降低、出苗差、出苗不齐,导致植株间生长势差异大,最终造成减产减收,因此促进玉米种子萌发期对低温胁迫的耐受性,对提高玉米产量具有重要意义。油菜素内酯在植物响应低温胁迫中发挥重要作用,然而其在玉米种子萌发期对低温胁迫响应的作用机理尚不清楚,本研究以玉米主栽品种先玉335为试材,分析了外源BR缓解低温胁迫下玉米种子萌发的生理机制,结果表明：1.EBR对低温胁迫玉米种子浸种处理后,经响应面分析(RSA),浸种浓度和浸种时间组合为0.01037mM和23.924h下,玉米种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、幼苗胚芽鞘长、根长、幼苗鲜质量和幼苗干质量等8个指标综合评判最优,筛选得到EBR促进低温胁迫下玉米种子萌发的最适浓度为0.01 mM。2.EBR浸种处理后,种子的发芽势和活力指数均显著高于未经EBR预处理,分别比未经EBR预处理提高22.2%和14.1%,玉米幼苗生物量均显著高于未经EBR处理,幼苗总鲜重提高了26.9%,单株鲜重提高了24.2%,幼苗总干重提高了53.3%,单株干重提高了57.1%,表明外源应用EBR能有效缓解低温胁迫对玉米种子萌发和幼苗生长的抑制作用。3.EBR浸种后,可溶性蛋白含量2d时高于对照19.4%,可溶性总糖含量4d时高于对照17.2%,脯氨酸含量8d时高于对照69.0%；种子浸出液核苷酸含量整体低于对照处理,而种子淀粉酶活性均比对照高,表明EBR浸种可通过促进低温胁迫下玉米种胚的渗透调节物质含量的积累,从而促进玉米种子萌发,增强了耐低温的能力。4.EBR浸种处理后,种胚超氧自由基(O2-)含量降低幅度达到17.6%,相对电导率降低幅度达到14.7%,MDA含量降低幅度达到54.7%,而抗氧化酶(包括SOD、POD、 CAT和GR等)的活性均显著升高,最大升高幅度分别为96.7%、24.8%、28%和61.7%,同时非酶类抗氧化物质GSH的含量也显著升高,升高幅度达到30.0%,明显减少了低温胁迫对种胚的氧化伤害,表明低温胁迫下EBR可通过诱导玉米种子抗氧化能力的提高而缓解低温胁迫对其的伤害。5.EBR浸种处理后,玉米种子一氧化氮(NO)的积累增加,使用NO清除剂c-PTIO和NO合成酶抑制剂L-NAME处理后,种胚中CAT、POD和脯氨酸含量有所下降,但是外源NO可提高种胚中CAT、POD和脯氨酸的含量,表明EBR诱导的玉米种胚抗氧化能力增加是通过NO介导的。低温胁迫诱导玉米幼胚中P5CS1、CBF1、CBF3和COR15a等基因的表达,EBR处理基因表达进一步提高,而c-PTIO和L-NAME处理基因表达降低；NO供体SNP则提高了这些基因的表达,这表明BR可能通过NO途径调控低温响应基因的表达。说明外源EBR可通过NO途径增强玉米种胚抗氧化能力和调控低温响应基因的表达,进而提高低温胁迫的耐受性。
【关键词】：
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要7-9
• 缩略词表9-10
• 前言10-11
• 第一章 文献综述11-24
• 1 低温胁迫对植物的影响及植物耐低温措施11-14
• 1.1 低温胁迫与膜的关系11
• 1.2 低温胁迫与光合作用11-12
• 1.3 低温胁迫与抗氧化能力12
• 1.4 植物生长调节剂提高低温胁迫耐性12-13
• 1.5 转基因途径提高植物耐冷性13-14
• 2 油菜素内酯与逆境胁迫14-20
• 2.0 BRs的研究历史14-15
• 2.1 BRs的信号转导途径15-16
• 2.2 BRs与其它植物激素的交联16-18
• 2.3 BRs与盐胁迫18
• 2.4 BRs与温度胁迫18-19
• 2.5 BRs与低氧胁迫19-20
• 3 试验目的和研究意义20-21
• 4 论文研究的内容及技术路线21-24
• 4.1 论文研究的内容21-23
• 4.2 技术路线23-24
• 第二章 EBR促进低温胁迫下玉米种子萌发的最适浓度筛选24-31
• 1 材料与方法25-26
• 1.1 材料25
• 1.2 试验设计25
• 1.3 种子处理25
• 1.4 发芽试验25-26
• 1.5 统计分析26
• 2 结果与分析26-29
• 2.1 EBR浸种对低温胁迫下玉米种子发芽率和发芽势的影响26-27
• 2.2 EBR浸种对低温胁迫下玉米种子发芽指数、活力指数的影响27
• 2.3 EBR浸种对低温胁迫下幼苗胚芽鞘和根长的影响27-28
• 2.4 EBR浸种对低温胁迫下幼苗鲜和干质量的影响28-29
• 2.5 EBR浸种处理的最佳浓度和时间的确定29
• 3 讨论29-31
• 第三章 EBR对低温胁迫下玉米种子萌发及幼苗生长的影响31-36
• 1 材料与方法32
• 1.1 材料32
• 1.2 种子浸种处理32
• 1.3 种子低温萌发和幼苗生长32
• 1.4 数据分析32
• 2 结果与分析32-34
• 2.1 EBR缓解低温胁迫对玉米种子萌发及幼苗生长的抑制作用32-33
• 2.2 外源EBR对低温胁迫下玉米种胚活力的影响33-34
• 2.3 外源EBR对低温胁迫下玉米幼苗生物量的影响34
• 3 讨论34-36
• 第四章 EBR对低温胁迫下玉米种胚渗调物质含量的影响36-42
• 1 材料与方法37
• 1.1 材料37
• 1.2 种子浸种处理37
• 1.3 种子低温萌发和幼苗生长37
• 1.4 渗调物质含量和淀粉酶活性测定37
• 1.5 数据分析37
• 2 结果与分析37-41
• 2.1 EBR对低温胁迫下玉米种胚可溶性蛋白含量的影响37-38
• 2.2 EBR对低温胁迫下玉米种胚可溶性糖含量的影响38-39
• 2.3 EBR对低温胁迫下玉米种胚脯氨酸含量的影响39
• 2.4 EBR对低温胁迫下玉米种胚核苷酸浸出量的影响39
• 2.5 EBR对低温胁迫下玉米种胚淀粉酶活性的影响39-41
• 3 讨论41-42
• 第五章 EBR对低温胁迫下玉米种胚抗氧化系统的影响42-52
• 1 材料与方法43
• 1.1 供试材料43
• 1.2 种子浸种处理43
• 1.3 种子低温萌发和幼苗生长43
• 1.4 种子低温萌发材料的培养43
• 1.5 生理指标测定43
• 1.6 数据处理43
• 2 结果与分析43-50
• 2.1 EBR预处理对低温胁迫下玉米种胚O_2~-含量的影响43-44
• 2.2 EBR对低温胁迫下玉米种胚相对电导率含量的影响44-45
• 2.3 EBR对低温胁迫下玉米种胚MDA含量的影响45
• 2.4 EBR对低温胁迫下玉米种胚抗氧化酶活性的影响45-47
• 2.5 EBR对低温胁迫下玉米种胚ASA含量的影响47-48
• 2.6 EBR对低温胁迫下玉米种胚GSH含量的影响48-49
• 2.7 EBR对低温胁迫下玉米种胚GR活性的影响49-50
• 3 讨论50-52
• 第六章 EBR通过NO途径调控低温响应基因的表达52-59
• 1 材料与方法53-54
• 1.1 供试材料53
• 1.2 种子浸种处理53
• 1.3 种子低温萌发材料的培养53
• 1.4 生理指标测定53
• 1.5 基因表达模式分析53
• 1.6 数据处理53-54
• 2 结果与分析54-57
• 2.1 EBR预处理对低温胁迫下种胚NO水平的影响54
• 2.2 NO对BR诱导的玉米种胚低温胁迫耐受性的影响54-57
• 2.3 EBR和NO对玉米种胚低温胁迫下低温响应基因表达的影响57
• 3 讨论57-59
• 参考文献59-67
• Abstract67-69
• 全文结论69-70
• 创新之处70-71
• 攻读博士期间发表论文71-73
• 致谢73

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