12C6+重离子辐照对小麦抗叶锈病影响及机理研究

论文摘要

近年来,重离子束辐射的生物学效应在医学和生物学领域中的应用越来越受到人们的关注,根据国内外作物遗传改进研究的实践证明,重离子束辐射诱变育种正逐渐成为获得作物有益新遗传资源,选育优良品种的一条重要途径,并将作为常规育种方式的重要补充。利用重离子束辐射的独特优势,诱导作物抗病性的提高并培育出优良的抗病品种,将给农业生产带来深远的影响。而对于重离子束辐射诱导植物抗病性的机理探究,能够为进一步的辐射育种工作提供更多的理论支持。本论文针对重离子束辐照小麦种子从而诱导其植株产生对叶锈病的抗病性以及其产生抗性的机理展开研究,着重探讨重离子束辐照后小麦对叶锈病的抗病性变化,并且,从宏观生物学角度和分子生物学角度,进一步全面探究重离子束诱导小麦苗期抗病性的内在机理,尤其,研究了重离子束诱导活性氧以及细胞壁含量、组分的变化对植物抗病性的应答。本试验中,小麦种子经不同重离子束辐照（0Gy、10Gy、20Gy、40Gy、80Gy）后,以室内培养的小麦幼苗为材料,设定相关的指标如抗病性指数、存活率、生长量、细胞壁含量及其果胶类物质醛酸含量、活性氧（H2O2、O2-、NO）、超氧化物岐化酶（SOD）、硫代巴比妥酸（TBARS）进行了系统检测,得到如下结果:小麦幼苗抗锈性指数观测结果表明,除对照组（0Gy）表现出反应型（感染型）基本为中度抵抗型,其他各剂量组其抗锈性均有不同程度提高,其中,20Gy剂量辐照组抗锈性表现尤为突出。说明在本试验中,重离子束辐照的确有诱导小麦抗锈能力提高的作用。各剂量辐照处理组中,低剂量辐照较对照（0Gy）显著地增加了小麦幼苗的存活率和生长量（株高）;而高剂量辐照组中小麦幼苗的存活率和生长量（株高）均明显降低。这说明,低剂量辐照处理对小麦幼苗存活和生长起促进作用,相反,高剂量辐照处理对小麦幼苗存活和生长起抑制作用。测定细胞壁含量及其果胶类物质醛酸含量变化发现,发现重离子处理后的小麦叶片单位长度细胞壁含量较对照组均有所增加,在10Gy和20Gy剂量辐照组中变化尤为突出。另外,对活性氧物质（H2O2、O2-、NO）的测定结果显示,重离子辐照不同程度地升高了H2O2、O2-、NO的含量,尤其20Gy剂量辐照组,活性氧的产量增加更为突出。这说明,重离子辐照不同程度地诱导了活性氧物质在小麦幼苗细胞内的积累。同时,实验结果显示,小麦幼苗为了应答重离子辐照产生的胁迫,SOD酶活性以及TBARS的含量均有不同程度的增高。综合上述结果,可以认为重离子束辐照诱导小麦抗病性机理的可能途径体现在以下三个方面:1)重离子束促进了小麦幼苗的生长速度,缩短了苗期的生长周期,从而降低了小麦幼苗叶面的感病机率;2)重离子束改变了植物体细胞壁的结构及组分含量,从而提高了细胞的稳定性或坚韧度,致使病原微生物不易侵入;3)重离子束诱导小麦幼苗内积累了大量的自由基（H2O2,O2-和NO）,它们的产生与植物的抗病性有着密切的关联。这些活性氧物质既能直接杀死植物病菌,又能间接作为信号分子启动植物抗病性防御体系。另外,通过本研究,可以推测重离子束对小麦（永良4号）的改良选育,最佳辐照剂量范围选择在20Gy左右。究其原因,20Gy左右辐照处理诱导小麦具有较强的抗病性以及较高的植株存活率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第一节 辐射生物学的发展以及重离子束辐照基础知识
• 1.1.1 辐射生物学的发展
• 1.1.2 重离子束辐照基础知识
• 第二节 重离子束辐照植物的诱变效应以及诱变育种的研究与进展
• 1.2.1 重离子束辐照植物的诱变效应
• 1.2.2 辐照植物材料及其相应的生物学效应
• 1.2.3 重离子辐射诱变育种的基本特点与优势
• 1.2.4 重离子束辐射诱变育种学进展
• 第三节 重离子束辐照与活性氧自由基及诱导植物抗病性的关系
• 1.3.1 自由基及活性氧的定义
• 1.3.2 植物中活性氧的种类及性质
• 1.3.3 重离子束辐照过程中活性氧自由基的产生
• 1.3.4 活性氧对植物抗病性的作用
• 第四节 小麦叶锈病防治及其研究进展
• 第五节 本论文研究的目的和内容
• 12C⁶⁺重离子束辐照诱导小麦抗锈性研究'>第二章¹²C⁶⁺重离子束辐照诱导小麦抗锈性研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 重离子束辐照诱变处理
• 2.1.3 材料培养
• 2.1.4 叶锈病病菌接种
• 2.1.5 抗性鉴定
• 2.1.6 剂量换算
• 2.2 结果与讨论
• 12C⁶⁺重离子束辐照诱导小麦抗病性机理研究'>第三章¹²C⁶⁺重离子束辐照诱导小麦抗病性机理研究
• 3.1 材料与方法
• 3.2 研究结果
• 3.2.1 不同剂量重离子辐照对小麦存活率及生长量的影响
• 3.2.2 不同剂量重离子辐照下对小麦细胞壁含量的影响
• 3.2.3 不同剂量重离子辐照下对小麦细胞壁果胶类物质醛酸含量的影响
• 2O₂）含量的影响'>3.2.4 不同剂量重离子辐照下对小麦过氧化氢（H₂O₂）含量的影响
• 2^-）含量的影响'>3.2.5 不同剂量重离子辐照下对小麦超氧阴离子（O₂^-）含量的影响
• 3.2.6 不同剂量重离子辐照下对小麦超氧化物岐化酶（SOD）活性的影响..
• 3.2.7 不同剂量重离子辐照下对小麦TBARS 含量的影响
• 3.2.8 不同剂量重离子辐照下对小麦一氧化氮（NO）含量的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 重离子辐照引起小麦存活率及生长量的变化
• 3.3.2 重离子辐照下引起小麦细胞壁含量的变化
• 3.3.3 重离子辐照下引起小麦细胞壁果胶类物质醛酸含量的变化
• 2O₂）含量的变化'>3.3.4 重离子辐照下小麦过氧化氢（H₂O₂）含量的变化
• 2^-）含量的变化'>3.3.5 重离子辐照下小麦超氧阴离子（O₂^-）含量的变化
• 3.3.6 重离子辐照下小麦超氧化物岐化酶（SOD）活性的变化
• 3.3.7 重离子辐照下小麦TBARS 含量的变化
• 3.3.8 重离子辐照下小麦一氧化氮（NO）含量的变化
• 第四章 本论文小结
• 参考文献
• 在读期间发表论文情况
• 导师简介
• 致谢