發(fā)布時(shí)間：2018-05-09 03:32

  本文選題：玉米 + 敏感性差異��； 參考：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：玉米是我國(guó)主要的糧食作物之一,合理使用除草劑是糧食安全的重要保障。異丙甲草胺是一種玉米田廣泛使用的氯代酰胺類(lèi)除草劑,在一定的環(huán)境條件下容易對(duì)敏感的玉米品種產(chǎn)生藥害,造成減產(chǎn)。谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GSTs)是一種重要的解毒酶,已有研究表明,GSTs在植物體內(nèi)參與對(duì)多種異源化合物的代謝。本研究以相對(duì)敏感和耐藥的玉米品種為研究對(duì)象,從代謝水平和抗氧化水平研究了玉米品種間、組織間對(duì)異丙甲草胺敏感性的差異機(jī)理,并將在兩個(gè)品種間差異表達(dá)的GST34基因分別轉(zhuǎn)到原核和真核生物體內(nèi),對(duì)該基因相關(guān)功能研究,結(jié)果將有助于玉米耐藥性遺傳育種和對(duì)除草劑在植物體內(nèi)代謝的認(rèn)識(shí)。主要研究結(jié)果如下:1.不同玉米品種對(duì)異丙甲草胺敏感性差異采用盆栽法篩選出兩個(gè)對(duì)異丙甲草胺敏感性差異為4.1倍的玉米品種農(nóng)大86(耐藥品種)和鄭單958(敏感品種)。葉片微量點(diǎn)滴法檢測(cè)玉米幼苗(二葉期)對(duì)異丙甲草胺的代謝速率,結(jié)果表明農(nóng)大86對(duì)異丙甲草胺的代謝速率顯著高于鄭單958。增效實(shí)驗(yàn)表明GSTs抑制劑ETA可以增加異丙甲草胺對(duì)兩個(gè)玉米品種的毒性,且兩個(gè)品種間的代謝速率差異可以被ETA消除,說(shuō)明兩個(gè)品種對(duì)異丙甲草胺的代謝差異與GSTs酶系有重要關(guān)系。實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)異丙甲草胺處理前后GSTs家族的表達(dá)譜分析結(jié)果表明,異丙甲草胺處理前兩個(gè)品種有一半的基因表達(dá)水平無(wú)差異、7個(gè)在農(nóng)大86中顯著性高水平表達(dá)、9個(gè)在鄭單958中顯著性高水平表達(dá)。異丙甲草胺處理后鄭單958中GSTs表達(dá)水平表現(xiàn)為下調(diào),而農(nóng)大86中表達(dá)水平則相對(duì)穩(wěn)定甚至有上調(diào)趨勢(shì),導(dǎo)致藥劑處理后農(nóng)大86中多數(shù)GSTs成員的表達(dá)水平高于鄭單958。GSTs酶活性測(cè)定結(jié)果與基因表達(dá)結(jié)果趨勢(shì)一致。2.不同玉米組織對(duì)異丙甲草胺敏感性差異鄭單958不同組織生測(cè)結(jié)果表明根組織對(duì)異丙甲草胺的耐藥性水平是地上部的5倍以上。增效實(shí)驗(yàn)顯示,ETA可以顯著地增加根組織對(duì)異丙甲草胺的敏感性,減小根與地上部組織的敏感性差異。熒光定量PCR檢測(cè)玉米根和地上部組織GSTs家族表達(dá)水平,結(jié)果表明根組織中大部分GSTs的表達(dá)水平是地上部的5-10倍,部分基因達(dá)到100倍以上,而GST10、GST24、GST33的表達(dá)水平低于地上部分。GSTs酶活性測(cè)定結(jié)果顯示根組織GSTs活性約為地上部的8倍左右,與基因表達(dá)結(jié)果基本一致。3.GST34基因的表達(dá)特征與異源表達(dá)熒光定量PCR表明GST34在農(nóng)大86二葉期的葉片中表達(dá),在鄭單958葉片中卻沒(méi)有表達(dá)。進(jìn)一步對(duì)GST34的表達(dá)特征研究發(fā)現(xiàn),該基因在玉米二葉期的表達(dá)隨生長(zhǎng)發(fā)育而快速上調(diào)。但是外源化合物氯代酰胺類(lèi)除草劑、植物激素對(duì)GST34的表達(dá)沒(méi)有顯著性影響。構(gòu)建pET-26b(+)/GST34原核表達(dá)載體,在大腸桿菌中成功表達(dá),GST34的表達(dá)產(chǎn)物對(duì)氯代酰胺類(lèi)除草劑(甲草胺除外)、阿特拉津、煙嘧磺隆均具有一定的代謝活性。構(gòu)建PCAMBIA1304/GST34真核表達(dá)載體,在擬南芥中成功表達(dá),生測(cè)實(shí)驗(yàn)表明,與野生型擬南芥相比,轉(zhuǎn)基因植株對(duì)氯代酰胺類(lèi)除草劑耐藥性均有提高(包括甲草胺)。4.異丙甲草胺敏感性差異玉米品種的抗氧化系統(tǒng)比較對(duì)農(nóng)大86和鄭單958抗氧化系統(tǒng)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),異丙甲草胺處理對(duì)兩個(gè)品種間抗氧化酶系統(tǒng)中的SOD、CAT、POD酶活性無(wú)顯著影響,且兩個(gè)品種間無(wú)顯著性的差異;鄭單958中抗氧化非酶系統(tǒng)在藥劑處理后抗氧化非酶物質(zhì)類(lèi)黃酮和總抗氧化能力均比農(nóng)大86高;藥劑處理后不同時(shí)間點(diǎn)MDA含量測(cè)定結(jié)果表明,藥劑處理未引起氧化損傷。對(duì)抗氧化非酶系統(tǒng)的研究還發(fā)現(xiàn)抗氧化非酶物質(zhì)花青素在農(nóng)大86中的含量高于鄭單958,同時(shí)異丙甲草胺處理后花青素含量在兩個(gè)品種間均顯著降低。熒光定量PCR檢測(cè)花青素合成途徑基因的表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)PAL、CHS、DFR、AND、F3'H、BZ2基因表達(dá)的下調(diào)可能是花青素含量降低的原因,而三個(gè)控制花青素合成的關(guān)鍵基因(DFR、ANS、BZ2)的表達(dá)差異可能是導(dǎo)致藥劑處理后農(nóng)大86花青素含量高于鄭單958的原因。
[Abstract]:The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the metabolism rate of isoprocalachlor . The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the metabolism of different species . The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the level of metabolism of isoprocalachlor . The results showed that the level of GSTs inhibitor was higher than that of Zheng dan 958 . The results showed that the resistance of different maize varieties to isoprochloramine was more than 5 times that of the above ground . The results showed that the content of antioxidant enzymes was higher than that of Zhengdan 958 , and the content of anthocyanin was significantly decreased in the agricultural land 86 . The expression level of anthocyanin was detected by fluorescence quantitative PCR . The expression of the genes of PAL , CHS , DFR , AND , F3 ' H and BZ2 was decreased .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S513;S482.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1864396