根域亚低温胁迫下山定子根系GABA代谢特征及其生理效应研究

发布时间：2020-01-30 01:25

【摘要】：本研究根据沈阳地区早春时期气温回升较快,土温变化相对滞后的气候特点,模拟根域亚低温环境,并结合外源添加γ-氨基丁酸(GABA)和其代谢途径抑制剂氨己烯酸(VGB)处理,研究根域亚低温下山定子(Malus Baccata Borkh.)根系GABA代谢关键酶活性、三羧酸循环关键酶活性和中间产物含量、渗透调节物质含量、活性氧含量及其抗氧化酶活性的响应特点,探讨GABA在山定子根系适应亚低温胁迫过程中的的生理功能。主要结果如下:1.根域亚低温对山定子根系活性氧和膜脂过氧化的影响:根域亚低温下,山定子根系中超氧阴离子(02-)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著高于对照,表明根域亚低温对山定子根系造成了逆境伤害。添加GABA后,显著降低了根系中O2-、H2O2和MDA含量。VGB处理则进一步提高了 H2O2含量,使MDA含量随着处理时间的延长持续升高。说明外源GABA能够有效缓解根域亚低温引发的根系氧化胁迫,且GABA代谢途径参与了根系对根域亚低温的响应过程。2.根域亚低温条件下GABA代谢的响应特征:根域亚低温胁迫下,山定子根系中GABA含量整体呈持续升高的趋势,并一直高于对照。谷氨酸脱羧酶(GAD)活性与GABA变化趋势一致;γ-氨基丁酸转氨酶(GABA-T)活性在0-48 h不断降低,且显著低于对照,在4-6 d其活性又恢复到对照水平;琥珀酸半醛脱氢酶(SSADH)活性变化趋势与GABA-T一致,并在处理过程中始终低于对照。根域亚低温促进了山定子根系中Glu向GABA的转化,同时降低GABA-T和SSADH的酶活性,进而引起内源GABA含量积累。外源GABA处理促进了根系中内源GABA和琥珀酸(SA)的积累,且显著高于对照和亚低温处理;谷氨酸(Glu)含量直到4-6 d才显著高于对照和亚低温处理。与亚低温处理相比,外源GABA处理降低了 GAD活性,但增强了 GABA-T和SSADH的活性。VGB处理显著抑制了 GABA-T活性;GAD活性仅在48 h和4 d显著低于亚低温处理,SSADH活性仅在48 h显著低于亚低温处理。VGB处理后,根系中内源GABA含量0-48 h显著低于亚低温处理,此后逐渐升高,4-6 d高于亚低温处理但低于GABA处理。3.根域亚低温下GABA对根系TCA循环的影响:根域亚低温下,山定子根系中柠檬酸(CA)、α-酮戊二酸(α-KGA)、延胡索酸(FA)和苹果酸(MA)含量皆是在第12 h出现第一个峰值后明显下降,在第48 h后又开始上升,其中CA持续升高,其他3种有机酸在第4 d达到峰值后开始下降。αα-酮戊二酸脱氢酶(α-KGDH)活性在处理0-24 h受到显著抑制,随后升高并显著高于对照;琥珀酸脱氢酶(SDH)活性则一直显著低于对照。外源GABA处理中,CA和α-KGA含量进一步降低,但提高了 FA和MA含量;α-KGDH活性与亚低温处理的变化趋势相反,SDH活性整体呈下降的趋势,但在0-48 h显著高于亚低温处理。VGB处理中,CA含量仅在第48 h和4 d高于亚低温处理,α-KGA含量则是从48 h开始与亚低温处理的相近,FA含量在0-4 d显著高于亚低温处理,MA含量则在整个处理过程中显著高于亚低温处理;α-KGDH和SDH活性在0-4 d显著高于亚低温处理,此后明显降低。4.根域亚低温下GABA对渗透调节物质的影响:根域亚低温下,山定子根系中可溶性蛋白和脯氨酸(Pro)的含量增加,外源GABA处理促进了这两种物质的积累。VGB处理0-24 h促进了可溶性蛋白和Pro的积累,第48 h后不断下降且低于亚低温水平。根域亚低温下,可溶性总糖含量在整个处理过程中不断增加;葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨醇含量整体呈上升趋势,至处理结束时分别是处理前的2.4倍、1.8倍和0.5倍。GABA处理后,可溶性总糖含量0-4 d与对照相近,直到第6 d显著高于对照和亚低温处理;与亚低温处理相比,四种糖组分含量0-4 d均有所下降,第6 d时除蔗糖外其余三种糖含量增加。VGB处理中,可溶性总糖含量在亚低温处理的中后期(24 h-6d)逐渐高于亚低温处理;四种糖组分中只有蔗糖含量始终低于亚低温处理。5.根域亚低温下GABA对抗氧化酶活性的影响:根域亚低温下,超氧化物歧化酶(SOD)在亚低温处理的中后期(48 h-6 d)受到抑制并显著低于对照;过氧化物酶(POD)活性始终显著低于对照;过氧化氢酶(CAT)活性48 h后显著高于对照;抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性仅在0-48 h显著高于对照。与亚低温处理相比,外源GABA处理提高了 SOD和CAT活性,POD活性在处理的前期(12 h-48h)显著下降,APX活性则是在4 d-6d显著升高;VGB处理对SOD活性无明显影响,抑制了 POD活性,在前期(12h-24h)显著升高了 CAT活性,此后又使其活性显著降低,使APX活性在12h后显著下降。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S661.1

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本文编号：2574547