渗透胁迫下水稻体内多胺代谢及其生理功能研究

论文摘要

以水稻品种旱116、嘉早935和湘早籼32号为材料,不同浓度的PEG6000模拟自然干旱及自然干旱对水稻进行渗透胁迫处理,添加多胺及多胺合成抑制剂等外源物质,研究了渗透胁迫下水稻生长,多胺代谢,活性氧及相关酶活性的变化及多胺在渗透胁迫信号转导过程中的地位,探讨了多胺在水稻适应渗透胁迫过程中的生理调节功能,主要研究结果如下:1、渗透胁迫促进水稻幼苗根系干物质的积累和根冠比的增大,在渗透胁迫下水稻幼苗体内的Put、Spd和Spm含量明显上升,且抗旱性强的旱116的上升幅度明显大于湘早籼32号,Put、Spd和Spm含量与根冠比呈一定的正相关,表明Put、Spd和Spm参与了水稻幼苗对渗透胁迫的适应性代谢。外源Spm处理增加了水稻体内Put、Spd和Spm的含量,减缓渗透胁迫对水稻的伤害,而多胺合成抑制剂MGBG和D-Arg处理则明显抑制水稻体内Put、Spd和Spm含量的上升,加重渗透胁迫的伤害程度,外源Put能明显逆转D-Arg的抑制效应。渗透胁迫下水稻幼苗体内Put、Spd和Spm含量的变化可作为苗期抗旱性的鉴定指标。2、渗透胁迫诱导水稻胚芽鞘和幼根中的Put、Spd和Spm含量的上升,对抗旱性强的旱116和嘉早935的促进作用更明显,外源MGBG和D-Arg抑制渗透胁迫下水稻体内Put、Spd和Spm含量的上升,加重渗透胁迫对胚芽鞘和幼根的伤害程度,而外源Spd处理明显促进胚芽鞘中Put、Spd和Spm含量的升高,减轻渗透胁迫的伤害。外源Spd处理虽明显促进幼根中Put、Spd和Spm含量的升高,但却加重渗透胁迫的伤害程度。渗透胁迫下胚芽鞘中PAs含量的变化可作为水稻芽期抗旱性鉴定的生理指标。3、对分蘖期进行渗透胁迫主要影响水稻的分蘖数,进而影响后期的产量。在渗透胁迫,外源Spm及MGBG的处理下,旱116叶片中Put、Spd和Spm的含量与分蘖数的变化率及抗旱系数呈极显著的正相关,表明在渗透胁迫下Put、Spd和Spm含量的上升有利于提高分蘖期水稻的抗旱性,与苗期的试验结果相一致。渗透胁迫下水稻叶片中Put、Spd和Spm含量的变化可作为分蘖期抗旱性的鉴定指标。4、渗透胁迫下水稻体内PAO活性随Put、Spd和Spm含量的变化而变化,且呈一定的正相关,细胞壁结合态PAO活性明显高于游离态PAO,是游离态PAO活性的9.8-15.65倍,且具一定的相关性（R=0.952）,表明水稻体内PAO绝大部分定位于细胞壁上。5、在渗透胁迫,外源Put和MGBG的处理下,水稻幼苗叶片中SAMDC、ADC活性的变化与Put、Spd和Spm含量变化趋势基本一致,而ODC活性基本上没有明显变化,表明渗透胁迫下水稻幼苗叶片中Put的合成主要是经ADC的脱羧而形成。6、渗透胁迫诱导水稻叶片中Put、Spd和Spm含量的上升,促进叶片中SOD、POD的活性的升高及Vc的含量的增加来降低H2O2和丙二醛的水平,降低活性氧对水稻幼苗的伤害。7、渗透胁迫下水稻幼苗根中Put、Spd和Spm的积累受ABA、NADPH氧化酶产生的活性氧和Ca2+的调节,Put、Spd和Spm可调节质膜NADPH氧化酶活性,表明可能存在Osmotic Stress→ABA→PAs→NADPH oxidase→H2O2→Ca2+的信号转导途径,Put、Spd和Spm与NADPH氧化酶产生的活性氧及Ca2+水平之间可能存在有交叉对话,Ca2+与活性氧也存在交叉对话。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 植物抗旱性的概念与适应机制
• 1.1 植物逃旱性
• 1.2 植物避旱性
• 1.3 植物耐旱性
• 2 植物体内多胺的代谢
• 2.1 多胺的生物合成
• 2.2 多胺合成的主要酶类
• 2.3 多胺的分解代谢
• 2.4 多胺分解代谢的主要酶类:多胺氧化酶
• 2.5 植物体内多胺的吸收运输及作用机制
• 3 多胺代谢与逆境胁迫的关系
• 3.1 多胺代谢与低温胁迫的关系
• 3.2 多胺代谢与旱胁迫的关系
• 3.3 多胺代谢与盐胁迫的关系
• 3.4 多胺代谢与低氧胁迫的关系
• 4 本研究的立题目的及意义
• 第二章 水稻幼苗抗渗透胁迫能力的鉴定
• 第一节 试验材料的筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 材料及处理
• 1.2 胚芽鞘和幼根长度的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫对水稻胚芽鞘生长的影响
• 2.2 渗透胁迫对水稻幼根生长的影响
• 3 讨论
• 第二节 水稻幼苗抗渗透胁迫能力的鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 叶片抗衰老度的测定
• 1.3 相对根干重及根冠比的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫对水稻叶片抗衰老度的影响
• 2.2 渗透胁迫对水稻幼苗根冠比的影响
• 2.3 渗透胁迫对水稻根干重的影响
• 3 讨论
• 第三章 渗透胁迫下水稻幼苗的生长及与多胺代谢的关系
• 第一节 渗透胁迫对水稻幼苗生长及内源多胺含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 水稻幼苗根干重、根冠比及干物质积累量的测定
• 1.3 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫对水稻幼苗生长的影响
• 2.2 渗透胁迫对水稻幼苗多胺含量的影响
• 3 讨论
• 第二节 外源精胺和MGBG对渗透胁迫下水稻幼苗生长及多胺含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 水稻幼苗根干重、根冠比及干物质积累量的测定
• 1.3 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 外源Spm和MGBG对水稻幼苗生长的影响
• 2.2 外源Spm和MGBG对水稻幼苗叶片中PAs含量的影响
• 3 讨论
• 第三节 外源D-Arg对水稻幼苗生长及内源多胺含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 相对干物质增长速率（RDIR）的测定
• 1.3 根冠比的测定
• 1.4 株高相对增长速率（RGR）的测定
• 1.5 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗相对干物质增长速率的影响
• 2.2 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗根冠比的影响
• 2.3 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗株高相对增长速率的影响
• 2.4 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗根系Put含量的影响
• 2.5 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗根系Spd含量的影响
• 2.6 渗透胁迫,外源D-Arg、Put对水稻幼苗根系Spm含量的影响
• 3 讨论
• 第四章 外源多胺对渗透胁迫下水稻胚芽鞘、幼根生长及多胺含量的影响
• 1 材料与处理
• 1.1 材料与处理
• 1.2 胚芽鞘和幼根长度的测定
• 1.3 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫（PEG）、外源Spd、MGBG和D-Arg对水稻胚芽鞘生长的影响
• 2.2 渗透胁迫、外源Spd、MGBG和D-Arg对水稻幼根生长的影响
• 2.3 渗透胁迫、外源Spd、MGBG和D-Arg对水稻胚芽鞘多胺含量的影响
• 2.4 渗透胁迫、外源Spd、MGBG和D-Arg对水稻幼根多胺含量的影响
• 3 讨论
• 第五章 渗透胁迫下水稻幼苗体内多胺含量变化与代谢酶活性的关系
• 第一节 渗透胁迫下水稻幼苗根系中PAO的变化及功能
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 游离态PAO含量的测定
• 1.3 细胞壁结合态PAO含量的测定
• 1.4 多胺含量的测定
• 1.5 幼苗根系干物质重的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗根系游离态PAO含量的影响
• 2.2 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗根系结合态PAO含量的影响
• 2.3 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗根系Put、Spd和Spm含量的影响
• 2.4 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗根系干物质积累的影响
• 3 讨论
• 第二节 渗透胁迫下水稻幼苗体内ADC、ODC和SAMDC活性的变化及功能
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 ADC、ODC和SAMDC活性的测定
• 1.3 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗叶片ADC活性的影响
• 2.2 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗叶片ODC活性的影响
• 2.3 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗叶片SAMDC活性的影响
• 2.4 渗透胁迫、外源Put和MGBG对水稻幼苗叶片Put、Spd和Spm含量的影响
• 3 讨论
• 第三节 渗透胁迫下水稻幼苗体内多胺与抗氧化酶的关系
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 丙二醛（MDA）含量的测定
• 1.3 过氧化物酶（POD）含量的测定
• 1.4 超氧化物歧化酶（SOD）含量的测定
• 1.5 维生素C含量的测定
• 2O₂含量的测定'>1.6 H₂O₂含量的测定
• 1.7 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 外源多胺对渗透胁迫下水稻幼苗叶片MDA和Put、Spd及Spm含量的影响
• 2.2 外源多胺对渗透胁迫下水稻幼苗叶片SOD含量的影响
• 2.3 外源多胺对渗透胁迫下水稻幼苗叶片POD含量的影响
• 2.4 外源多胺对渗透胁迫下水稻幼苗叶片Vc含量的影响
• 2.5 外源多胺对渗透胁迫下水稻幼苗叶片H2O2含量的影响
• 3 讨论
• 第六章 分蘖期水分胁迫对旱116生长及多胺含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 叶绿素相对含量的测定
• 1.3 叶片抗衰老度（LAAP）的测定
• 1.4 株高相对增长速率（RGR）的测定
• 1.5 分蘖数相对增加速率（TNRIR）的测定
• 1.6 抗旱系数的测定
• 1.7 多胺含量的测定
• 2 结果与分析
• 2.1 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻产量和抗旱系数的影响
• 2.2 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻叶绿素含量的影响
• 2.3 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻叶片抗衰老度的影响
• 2.4 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻株高相对增长速率的影响
• 2.5 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻分蘖数相对增长速率的影响
• 2.6 水分胁迫、外源Spm和MGBG对水稻叶片中多胺含量的影响
• 2.7 叶绿素含量、RGR、TNRIR及LAAP与抗旱系数的逐步回归分析
• 3 讨论
• 第七章 多胺参与渗透胁迫信号传导的可能途径
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与处理
• 1.2 相对干物质增长速率及根冠比的测定
• 1.3 多胺含量的测定
• 1.4 ABA含量的测定
• 1.5 质膜微囊的分离和膜蛋白的测定
• 1.6 NADPH氧化酶活性的测定
• 2^-产生速率的测定'>1.7 依赖NADPH的O₂^-产生速率的测定
• 2 结果与分析
• 3对水稻幼苗根Put、Spd和Spm含量的影响'>2.1 渗透胁迫、外源D-Arg、Put、T、I、P和LaCl₃对水稻幼苗根Put、Spd和Spm含量的影响
• 3对水稻幼苗根中ABA含量的影响'>2.2 渗透胁迫、外源D-Arg、Put、T、I、P和LaCl₃对水稻幼苗根中ABA含量的影响
• 3对水稻幼苗根中NADPH氧化酶活性的影响'>2.3 渗透胁迫、外源D-Arg、Put、T、I、P和LaCl₃对水稻幼苗根中NADPH氧化酶活性的影响
• 3对水稻幼苗根中依赖NADPH的O₂^-产生速率的影响'>2.4 渗透胁迫、外源D-Arg、Put、T、I、P和LaCl₃对水稻幼苗根中依赖NADPH的O₂^-产生速率的影响
• 3对水稻幼苗生长的影响'>2.5 渗透胁迫、外源D-Arg、Put、T、I、P和LaCl₃对水稻幼苗生长的影响
• 3 讨论
• 第八章 全文总结
• 1 全文总结
• 2 本研究的创新点
• 3 问题与展望
• 参考文献
• 缩略词表
• 致谢
• 作者简历