土荆芥组培根分泌物对大豆根细胞的影响

论文摘要

摘要：土荆芥（Chenopodium Ambrosioides L.）原产热带美洲,现广泛分布于我国北京、山东、陕西、上海、浙江、江西、福建、台湾、广东、海南、香港、广西、湖南、湖北、四川、重庆、贵州、云南等地,严重损害了我国生态系统的结构与功能。本研究采用组织培养技术收集土荆芥根系分泌物,研究了土荆芥根系分泌物对大豆（Glycine max L.）（合丰55号）根边缘细胞和根尖细胞的影响。以土荆芥幼苗的茎段和叶片为材料,以MS培养基为基本培养基,研究了不同外源激素配比和不同碳源对器官分化的影响,以确定诱导愈伤组织和不定根的最佳培养基。并运用GC/MS分析了组培根分泌物的化学成分。结果表明：茎段诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+GA30.5mg·L-1+KT5mg·L-1+NAA2.5mg·L-1+6-BA2.5mg·L-1+蔗糖30g·L-1+琼脂7g·L-1, pH5.8;叶片诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+GA30.5mg·L-1+KT5mg·L-1+NAA5mg·L-1+6-BA2.5mg·L-1蔗糖30g·L-1+琼脂7g·L-1,pH5.8;诱导不定根最佳培养基为MS+2,4-D2.5mg·L-1+6-BA0.5mg·L-1+IBA0.5mg·L-1+KT0.5mg·L-1蔗糖30g·L-1+琼脂7g·L-1, pH5.8;土荆芥组培根分泌物主要成分为2-辛基,环丙烷辛醛（27.75%）、（R）-（-）-14-甲基-8-十六醇（19.71%）和7-十六醛（11.06%）等。采用悬空气培养法和光学显微镜技术,分析了大豆根边缘细胞发育的生物学特性以及对土荆芥组培根分泌物的响应。结果表明：大豆的根边缘细胞多呈棒状,少数呈椭圆型。早期出现的边缘细胞以圆形和椭圆形为主,后期出现的根边缘细胞以棒形为主。边缘细胞的首次出现在露白培养后16h,此时根长为12.2mm,根冠果胶甲基酯酶活性也为刚露白时的153.7%,随后边缘细胞的数量迅速升高,露白后培养21h到26h之间,边缘细胞释放速率最为明显,约为2253个·h-1,根冠果胶甲基酯酶活性也在露白后培养26h达到最大,而边缘细胞数量则在露白后培养31h达到最大,约为18149个。土荆芥组培根系分泌物对大豆根边缘细胞具有一定的胁迫效应。随着根系分泌物浓度增大和处理时间延长,大豆根边缘细胞数量和存活率持续下降。根冠果胶甲基酯酶活性上调,但是随着处理浓度增大和处理时间延长,这种促进效应降低。显微观察发现,游离的根边缘细胞周围聚集了一些颗粒状物质,根边缘细胞可能螯合土荆芥根系分泌物。这些结果表明了土荆芥组培根分泌物对大豆根边缘细胞具有一定的胁迫效应,根边缘细胞通过程序性死亡和螯合分泌物可在一定范围内缓解根系分泌物的毒害作用。采用生化分析方法,研究了土荆芥根系分泌物对大豆根细胞的氧化损伤。结果表明：在土荆芥组培根分泌物处理下,大豆根尖细胞O2·-和H2O2水平升高MDA含量最增大,其中100μg·mL-1和1000μg·mL-1处理组ROS水平升高达到显著程度；随着处理时间延长,根尖细胞的超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性在1μg·mL-1和10μg·mL-1处理组持续升高,而在100μg·mL-1和1000μg·mL-1处理组则呈先升高后降低的趋势。过氧化氢酶（CAT）活性变化规律表现出持续升高的态势,在处理24h后达到最大。电泳检测发现,经组培根分泌物作用后,大豆DNA未出现断裂现象。综上所述,土荆芥组培根分泌物对大豆根细胞具有一定的化感作用。虽然根边缘细胞通过细胞死亡和螯合分泌物在一定程度上可缓解分泌物的毒害效应,但是高浓度的分泌物仍然干扰了根尖细胞的活性氧代谢,导致活性氧水平升高,膜质过氧化,抗氧化活性降低,但基因组DNA未受到伤害。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 植物根系分泌物的研究方法
• 1.1 根系分泌物的收集方法
• 1.1.1 组培法
• 1.1.2 水培法
• 1.1.3 土培法
• 1.1.4 原位收集法
• 1.1.5 树脂法
• 1.2 植物根分泌物的鉴定
• 2 根系分泌物的主要成分
• 3 根系分泌物的作用
• 3.1 自毒作用
• 3.2 化感作用
• 3.3 生物控制和抗菌作用
• 3.4 植物激素
• 3.5 其他
• 4 展望
• 第二章 土荆芥组培根分泌物的收集及成分分析
• 1 试验方法
• 1.1 材料培养
• 1.2 组培根的培养
• 1.2.1 外植体的准备
• 1.2.2 诱导不定根最佳培养基的筛选
• 1.2.3 培养条件
• 1.3 根系分泌物的收集
• 1.4 根系分泌物的成分分析
• 1.5 数据统计与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 土荆芥组培根培养条件的优化
• 2.1.1 外源激素对土荆芥不定根诱导的影响
• 2.1.2 碳源对土荆芥不定根诱导的影响
• 3 讨论
• 4 结论
• 第三章 大豆根边缘细胞生物学特性及其对土荆芥根系分泌物的响应
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 材料培养
• 1.2.2 根长的测定
• 1.2.3 边缘细胞数量及存活率的测定
• 1.2.4 根冠果胶甲基酯酶（Pectin Methylesterase,PME）活性的测定
• 1.2.5 化感胁迫处理
• 1.3 数据统计与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 大豆根边缘细胞的生物学特性
• 2.1.1 大豆根边缘细胞的形态
• 2.1.2 大豆边缘细胞的发育特性
• 2.2 大豆根边缘细胞对土荆芥组培根分泌物的响应
• 2.2.1 土荆芥组培根分泌物对根边缘细胞数量的影响
• 2.2.2 土荆芥组培根分泌物对大豆根冠果胶甲基酯酶活性的影响
• 3 讨论
• 3.1 大豆根边缘细胞的生物学特性
• 3.2 大豆根边缘细胞对土荆芥组培根分泌物的响应
• 4 结论
• 第四章 土荆芥组培根分泌物对大豆根尖细胞的氧化损伤
• 1 材料与方法
• 1.1 材料的培养及处理
• 1.2 活性氧的测定
• 1.3 MDA含量的测定
• 1.4 抗氧化酶活性的测定
• 1.5 根尖DNA的提取与分析
• 1.6 数据统计与分析
• 2 结果与分析
• 2.1 土荆芥组培根分泌物对大豆根尖细胞活性氧的影响
• 2.2 土荆芥组培根分泌物对大豆根尖细胞脂膜的影响
• 2.3 土荆芥组培根分泌物对大豆根尖细胞抗氧化酶的影响
• 2.4 土荆芥组培根分泌物对大豆根尖细胞DNA的影响
• 3 讨论
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录