發(fā)布時間：2018-05-12 16:37

  本文選題：鋁毒 + 小麥�。� 參考：《浙江大學》2016年博士論文

【摘要】：全球約30%的土地面積和50%的潛在可耕地面積為pH低于5.5的酸性土壤。在我國,酸性土壤約占全國土地面積的22.7%。鋁毒被認為是酸性土壤上限制作物生長最重要的障礙因子,它首先抑制根系伸長,進而抑制根系對水分和養(yǎng)分的吸收,降低酸性土壤上農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。關于植物鋁毒害和耐性機制已有大量研究,但是對植物鋁毒脅迫適應過程中的信號調(diào)控機制尚不完全清楚。多胺是一類低分子量脂肪族含氮堿,參與了植物對逆境脅迫響應的信號調(diào)控過程,但是關于多胺在植物鋁脅迫響應的調(diào)控機制尚不清楚。本論文以西矮麥1號(耐鋁基因型)和揚麥5號(鋁敏感基因型)為材料,圍繞鋁脅迫下根尖內(nèi)源多胺的含量和形態(tài)變化、鋁誘導的游離態(tài)腐胺(Put)積累對根尖細胞壁性質(zhì)的影響、Put對鋁脅迫下根尖多胺氧化酶活性的影響、Put對鋁脅迫下根尖乙烯產(chǎn)生的影響、鋁誘導的束縛態(tài)Put積累等過程及其與小麥耐鋁性的關系進行了研究。取得的主要結果如下：(1)本試驗研究了鋁脅迫下2個小麥基因型根尖多胺種類、形態(tài)和含量以及ROS產(chǎn)生、氧化損傷程度和根系伸長的變化。結果表明,隨著鋁處理濃度的提高和時間的延長根系伸長逐漸降低,但西矮麥1號顯著高于揚麥5號。30μM鋁處理24 h后,2個小麥基因型根尖鋁含量以及H2O2、O2·-、ROS、MDA、Evens blue吸收量及染色程度均顯著升高,揚麥5號顯著高于西矮麥1號。鋁脅迫下西矮麥1號根尖Put總量、游離態(tài)、結合態(tài)和束縛態(tài)Put含量均隨鋁處理時間延長而有不同程度的增加；而揚麥5號根尖Put總量和游離態(tài)Put含量僅在12h后增加且增幅小于西矮麥1號,其結合態(tài)Put變化與西矮麥相似,束縛態(tài)Put含量則無明顯變化。相反,西矮麥1號和揚麥5號根尖總Spd和游離態(tài)Spd令量均隨鋁處理時間延長而顯著降低,且后者降幅較大；二者根尖結合態(tài)和束縛態(tài)Spd含量均無顯著變化。鋁脅迫下根尖精氨酸脫羧酶(ADC)活性顯著升高,添加ADC競爭性抑制劑(D-Arg)加劇了鋁誘導的氧化損傷,且對西矮麥1號毒害尤為嚴重。因此,鋁誘導依賴于ADC的游離態(tài)Put含量增加及其向束縛態(tài)的轉化是小麥耐鋁性的重要機制,而游離態(tài)Spd含量降低可能與小麥鋁敏感性有關。(2)通過Put及其合成抑制劑處理,研究了鋁誘導積累的游離態(tài)Put對根尖細胞壁組分和性質(zhì)的影響及其與耐鋁性的關系。結果表明,外源Put處理可顯著增加2個小麥基因型根尖游離態(tài)Put含量,緩解鋁對小麥根系伸長的抑制,降低根尖細胞壁鋁含量,且對揚麥5號緩解效果更顯著。而添加ADC抑制劑(D-Arg)在抑制Put合成的同時加劇了鋁對耐性基因型根系伸長的抑制及鋁在根尖的積累。Put及其合成抑制劑(D-Arg)對鋁脅迫下小麥根系蘋果酸分泌及根際pH均無顯著影響。鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖細胞壁果膠、半纖維素1和2的含量顯著增加,果膠甲酯化程度顯著降低；而西矮麥1號根尖果膠含量無顯著變化,半纖維素1和2增幅及果膠甲酯化程度降幅較小。D-Arg處理進一步增加了鋁脅迫下細胞壁各組分含量及果膠去甲酯化程度。Put處理則顯著降低了2個小麥基因型根尖細胞壁各組分的含量,增加了果膠甲酯化程度,且在揚麥5號中更為顯著。免疫熒光定位的結果也表明,Put處理顯著提高了小麥根尖高甲酯化程度果膠含量,降低了甲酯化程度果膠含量。表明,鋁脅迫下依賴于ADC的Put積累可通過降低細胞壁多糖含量,增加果膠甲酯化程度,減少鋁在細胞壁的積累,從而增強小麥的耐鋁性。(3)采用Put和胺氧化酶抑制劑等藥理學方法,研究了鋁脅迫下小麥根尖多胺氧化分解與氧化脅迫的關系以及Put的調(diào)控作用。結果表明,鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖MDA、Evens blue吸收量以及脂氧合酶活性顯著高于西矮麥1號；而Put和多胺氧化酶(PAO)抑制劑(GZT、DADD)可顯著緩解鋁引起的氧化損傷。對胺氧化酶活性的測定和亞細胞定位結果顯示,鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖細胞壁結合態(tài)PAO活性在鋁處理3h顯著提高,且隨處理時間的延長逐漸增加,而西矮麥1號則變化幅度較小。鋁脅迫下根尖H202的產(chǎn)生與細胞壁結合態(tài)PAO活性的變化趨勢相似,外源添加Put和PAO抑制劑(GZT、DADD)可顯著降低H202的積累,且在揚麥5號中效果更顯著。Put可顯著抑制NADPH氧化酶活性,但PAO抑制劑(GZT、DADD)對其無顯著影響。可見,除了質(zhì)膜NADPH氧化酶外,細胞壁結合態(tài)PAO也是鋁脅迫下小麥根尖H202的重要來源。Put通過抑制細胞壁結合態(tài)PAO和質(zhì)膜NADPH氧化酶活性,進而降低H202水平和氧化脅迫程度,從而緩解鋁對小麥的毒害。(4)運用Put、乙烯供體及其合成或識別相關抑制劑,研究了Put對鋁脅迫下不同耐鋁基因型小麥根尖乙烯釋放的調(diào)控作用及其機理。結果表明,Put可有效緩解鋁對小麥根系生長的抑制,且在揚麥5號中效果更顯著。乙烯供體(乙烯利、ACC)加劇了鋁對根系伸長的抑制程度,乙烯合成抑制劑(AVG、CoCl2)及識別阻斷劑(AgNO3)則顯著緩解了鋁對根系伸長的抑制。根尖乙烯釋放對鋁脅迫響應具有顯著的基因型差異,敏感基因型在鋁脅迫1h根尖乙烯釋放速率顯著增加,且在3h達到峰值,而耐鋁基因型根尖乙烯響應時間晚且釋放速率較小。Put和乙烯合成抑制劑(AVG、CoCl2)可顯著抑制鋁誘導的乙烯釋放,且揚麥5號的降幅更大。鋁處理3h后小麥根尖ACC合成酶(ACS)和ACC氧化酶(ACO)活性均顯著增加,且揚麥5號增幅更大；Put處理顯著抑制了ACS的活性及其產(chǎn)物ACC的含量,但對ACO活性無顯著影響。表明,鋁脅迫下根尖乙烯的快速釋放是小麥根系伸長受鋁抑制的重要原因,Put可通過抑制乙烯合成關鍵酶ACS的活性,減少鋁誘導的乙烯釋放,緩解鋁對小麥根系伸長的抑制。(5)通過轉谷酰胺酶(束縛態(tài)Put合成的關鍵酶)專一性抑制劑菲咯啉(o-phen)處理,研究了鋁脅迫下小麥根尖束縛態(tài)Put對抗氧化酶的調(diào)控作用及其與耐鋁性的關系。結果表明,鋁脅迫下西矮麥1號根尖束縛態(tài)Put含量顯著提高,而揚麥5號中無明顯變化；o-phen可顯著降低西矮麥1號根尖束縛態(tài)Put的積累。鋁脅迫下西矮麥1號根尖ROS積累、細胞膜透性、膜脂過氧化、蛋白質(zhì)氧化、胼胝質(zhì)積累以及根系伸長受抑的程度顯著輕于揚麥5號,而o-phen處理顯著加劇了西矮麥1號根尖ROS積累和氧化損傷程度。鋁脅迫誘導西矮麥1號和揚麥5號根尖SOD、CAT和APX等抗氧化酶活性提高,但前者顯著高于后者；外源o-phen處理后西矮麥1號根尖SOD、CAT、APX活性顯著降低,但揚麥5號無顯著變化。表明,鋁誘導產(chǎn)生的束縛態(tài)Put主要通過增強根尖抗氧化酶活性,降低ROS的積累,從而減輕鋁脅迫導致的氧化損傷對小麥根系伸長的抑制。
[Abstract]:The effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , and the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress were studied .
In contrast , both the total Spd and the free Spd in the apical total Spd and the free Spd of Yangmai No . 1 and Yangmai 5 decreased significantly with the time of aluminum treatment , and the latter decreased greatly .
The effect of aluminium on root elongation of wheat roots and its relationship with aluminium resistance were studied . The results showed that the addition of D - Arg could increase the content of root elongation of wheat root tip and decrease the content of root tip cell wall aluminium . The results showed that the content of free Put and its synthesis inhibitor ( D - Arg ) could increase the root elongation of wheat root tip and the accumulation of aluminium in root tip .
The results showed that the content of Pectin in the apical cell wall of wheat genotypes was increased , the content of methyl ester was increased , and the content of Pectin methyl ester was increased . The results of immunofluorescence showed that the content of Pectin in the apical cell wall of wheat was increased , the content of methyl ester was increased , and the content of Pectin methyl ester was decreased .
The effect of Put and Polyamine Oxidase ( GZT , DADD ) on root elongation of wheat under aluminum stress was observed .
The results showed that the fast release of root tip ethylene under aluminum stress was the important reason for the elongation of wheat root elongation under aluminum stress .
o - phen can significantly reduce the accumulation of putput in the root tip of short wheat 1 . Under aluminum stress , the accumulation of ROS , membrane permeability , membrane lipid peroxidation , protein oxidation , callose accumulation and root elongation are significantly less than that of Yangmai 5 , while o - phen treatment significantly increases the accumulation and oxidative damage degree of root tip ROS of Xai wheat No . 1 . The activities of antioxidant enzymes such as SOD , CAT and APX in the root tips of Xai mai 1 and Yangmai 5 are increased significantly under aluminum stress , but the former is significantly higher than that of the latter .
The activity of superoxide dismutase ( SOD ) , CAT ( CAT ) and APX ( APX ) decreased significantly after exogenous o - phen treatment , but no significant change was found in Yangmai 5 .

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S512.1

【參考文獻】

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1 賈永霞;郭世榮;王素平;孫錦;黃保健;;根際低氧脅迫下外源亞精胺對黃瓜幼苗多胺和抗氧化系統(tǒng)的影響[J];園藝學報;2007年06期

2 林咸永;唐劍鋒;李剛;章永松;;鋁脅迫下小麥根細胞壁多糖組分含量的變化與其耐鋁性的關系[J];浙江大學學報(農(nóng)業(yè)與生命科學版);2005年06期

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6 林咸永,章永松,羅安程,陶勤南;鋁脅迫下不同小麥基因型根際pH的變化、NH_4~+和NO_3~-吸收及還原與其耐鋁性的關系[J];植物營養(yǎng)與肥料學報;2002年03期

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本文編號：1879349