5-氨基乙酰丙酸对丙酯草醚胁迫下油菜和牛繁缕幼苗生长的影响及其调控机理

论文摘要

本研究通过5-氨基乙酰丙酸（ALA）和新型苗后除草剂丙酯草醚（ZJ0273）协同处理研究其对甘蓝型油菜浙双758（Brassica napus cV.ZS 758）种子萌发及生长的影响。油菜种子用不同浓度的ZJ0273（100（田间推荐浓度）、200、500和1000 mg/L）和ALA（0.1、1.0、10.0和50.0 mg/L）处理。ALA分先处理、后处理两种与丙酯草醚协同处理方式。我们发现丙酯草醚对油菜生长有抑制作用。幼苗地上部分鲜重、苗高和根鲜重在丙酯草醚处理下明显减小,且随着丙酯草醚处理浓度的增加,减小越明显。根系活力也随着丙酯草醚浓度提高而呈降低趋势。随着丙酯草醚处理浓度的提高,植株的抗氧化酶（过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD、抗坏血酸过氧化物酶APX）活性降低,丙二醛（MDA）含量提高。我们研究结果表明,低浓度的ALA（1.0 mg/L）促进幼苗生长及根系活力,但高浓度的ALA（50.0mg/L）却抑制植株生长。我们还发现,1.0 mg/L的ALA和丙酯草醚协同处理的植株比对照植株有更大的地上部分鲜重、苗高、根鲜重和根系活力。低浓度的ALA提高抗氧化酶,降低MDA积累:而高浓度的ALA则相反。这些结果表明,ALA有提高油菜种子在除草剂丙酯草醚胁迫下萌发及生长的作用。通过不同时间间隔的ALA和丙酯草醚协同处理,研究其对甘蓝型油菜浙双758（B.napus）萌发及生长的最佳协同处理时间。油菜种子用不同浓度的丙酯草醚（100（田间推荐浓度）、200、500和1000 mg/L）和ALA（1mg/L）处理,处理时间分别48和72h。我们发现,丙酯草醚随着时间及浓度的增加,对油菜萌发及生长抑制增大;1mg/L的ALA可以提高油菜种子在100-500mg/L丙酯草醚胁迫下萌发及生长生长,但随着协同处理时间延长效果越差。通过对油菜幼苗叶面喷施不同浓度的丙酯草醚和ALA处理,结果表明丙酯草醚浓度从100-1000mg/L变化,逐渐抑制油菜幼苗生长,生物量积累减少,净光合速率和叶绿素含量降低。POD、SOD和APX活性下降,MDA积累提高。试验发现10.100mg/L ALA促进油菜幼苗生长,增加植株的鲜重、净光合速率并提高叶绿素含量,POD、SOD和APX酶活性均比对照显著提高,MDA积累减少。500mg/L ALA效果相反,抑制作物生长。100mg/L ALA和不同浓度的ZJ0273协同处理,油菜幼苗均比对照有更好的生长,生物量积累增加,净光合速率提高,抗氧化酶活性增加,MDA积累减少。因此,100 mg/L ALA可以提高油菜幼苗在除草剂丙酯草醚胁迫下的耐性。对油菜田主要阔叶杂草牛繁缕幼苗叶面喷施ALA和丙酯草醚,发现丙酯草醚浓度从100-1000mg/L变化,对牛繁缕幼苗防除效果越好（植株生物量积累减少,净光合速率和叶绿素含量降低）,POD、SOD和APX活性下降,MDA积累提高。试验发现1-10mg/L ALA促进杂草生长,100mg/LALA抑制杂草生长。100mg/L ALA和丙酯草醚协同处理对油菜田杂草牛繁缕有更好的防除效果,主要作用机理在于干扰杂草的光合作用及抗氧化酶系统。牛繁缕对照植株叶绿体结构正常,500mg/L丙酯草醚处理后无基粒片层结构,100mg/L ALA处理后有基粒片层结构,但基粒数目比对照要少,100mg/L ALA与500mg/L丙酯草醚协同处理后嗜饿颗粒明显增多。100mg/L ALA处理后线粒体有少量空泡出现,500mg/L丙酯草醚和100mg/L ALA协同处理线粒体双层膜开始解体。对照和100mg/L ALA处理细胞核形状规则,500mg/L丙酯草醚及协同处理的细胞核形状变形。油菜对照植株叶绿体结构正常,100mg/L ALA处理基粒数目、基粒内片层数目比对照明显增多,500mg/L丙酯草醚处理嗜饿颗粒增多,协同处理基粒数目比单独除草剂处理基粒数目增多。对照线粒体结构正常,100mg/L ALA处理嵴膜清晰,嵴突明显,500mg/L丙酯草醚处理线粒体中央开始出现空隙,协同处理较对照更完整清晰,嵴膜清晰,嵴突明显。对照株、协同处理及100mg/L ALA处理细胞核形状规则,核质分布均匀,核仁正常,核膜完整。500mg/L丙酯草醚处理后核膜模糊不清。根据细胞结构与功能的相关性原则,ALA与丙酯草醚协同处理对油菜及牛繁缕杂草幼苗的不同生理生化影响可能与细胞亚结构变化有关。推测除草剂及其协同处理对作物及杂草的选择性也与此相关。利用双向电泳等分析了ALA及除草剂丙酯草醚处理后甘蓝型油菜及杂草牛繁缕的幼苗叶片内蛋白质含量及组分的变化。结果表明,丙酯草醚处理会造成油菜幼苗内可溶性蛋白质含量上升,ALA与丙酯草醚协同处理以及ALA处理可以使叶片内可溶性蛋白在20kD处含量基本恢复到对照水平。协同处理造成牛繁缕幼苗内可溶性蛋白质含量显著降低,且主要变化位置在20kD分子量处。双向电泳结果表明,丙酯草醚和ALA处理后,对油菜幼苗主要有两种差异蛋白点类型,对牛繁缕幼苗主要有三种差异蛋白质点类型。推测是由于与氧自由基清除酶系或系统获得抗性相关酶系、丙酯草醚作用靶目标及ALA的光动除草剂原理有关。

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致谢

摘要

英文摘要

缩略语

第一章文献综述

1 油菜田化学除草

1.1 油菜田杂草种类与杂草发生规律

1.2 油菜田杂草的综合防除

1.3 油菜田的化学除草

1.4 油菜田除草剂使用的现状

2 除草剂的选择性

2.1 形态结构选择

2.2 生理选择

2.3 生物化学选择性

2.4 时差选择

2.5 位差选择

2.6 除草剂利用保护物质或安全剂而获得的选择

2.7 其他选择

3 除草剂的作用机理

3.1 抑制光合作用

3.2 干扰呼吸作用和能量代谢

3.3 抑制和干扰核酸代谢、蛋白质和脂肪的合成

3.4 干扰植物的激素作用

3.5 抑制细胞分裂、伸长和分化

3.6 其他机理

4 植物中活性氧的产生及清除机制

4.1 活性氧产生的机制

4.2 活性氧造成的氧化损伤

4.3 活性氧的作用

4.4 活性氧的清除体系

5 新型高效油菜田除草剂丙酯草醚的代谢途径、作用机理、环境行为与归趋

5.1 新型高效油菜田除草剂的创制现状

5.2 丙酯草醚的杂草防治效果及对油菜安全性的影响

5.3 丙酯草醚初步的作用机理、代谢途径研究

5.4 丙酯草醚的环境行为与归趋

6 除草剂的混用和5-氨基乙酰丙酸的生理作用及其在农业生产中的应用

6.1 5-氨基乙酰丙酸的生理作用

6.2 5-氨基乙酰丙酸在农业生产中的应用

6.3 展望

7 存在问题和研究目的

7.1 油菜田化除存在的问题

7.2 除草剂的混用

7.3 除草剂的选择性

7.4 除草剂的作用机理

7.5 研究目的

第二章 5-氨基乙酰丙酸促进除草剂丙酯草醚胁迫下油菜种子萌发及作用机理

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 幼苗生长指标与生理生化指标测定

2 结果与分析

2.1 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗生长的影响

2.2 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗生理生化的影响

3 讨论

第三章不同时间间隔除草剂协同处理对油菜种子萌发及生长影响

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 幼苗生长指标与生理生化指标测定

2 结果与分析

2.1 不同时间间隔ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗生长的影响

2.2 不同时间间隔ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗生理生化的影响

3 讨论

第四章 ALA提高除草剂丙酯草醚胁迫下油菜幼苗耐性研究

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 光合指标测定

1.4 生理生化指标测定

2 结果与分析

2.1 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗生物量的影响

2.2 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗净光合速率的影响

2.3 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗SPAD值的影响

2.4 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗MDA含量的影响

2.5 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜幼苗抗氧化酶系统的影响

3 讨论

第五章 ALA和丙酯草醚协同处理对杂草牛繁缕防除效果研究

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 光合指标测定

1.4 生理生化指标测定

2 结果与分析

2.1 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕幼苗生物量的影响

2.2 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕幼苗净光合速率的影响

2.3 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕幼苗SPAD值的影响

2.4 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕幼苗MDA含量的影响

2.5 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕幼苗抗氧化酶系统的影响

3 讨论

第六章 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜和牛繁缕叶片超微结构影响

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 TEM样品包埋制备

2 结果与分析

2.1 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕叶绿体结构影响

2.2 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜叶绿体结构影响

2.3 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕线粒体结构影响

2.4 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜线粒体结构影响

2.5 ALA和丙酯草醚协同处理对牛繁缕细胞核结构影响

2.6 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜细胞核结构影响

3 讨论

第七章 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜和牛繁缕叶片相关蛋白的初步分析

前言

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验设计

1.3 可溶性蛋白质提取、含量测定及SDS-PAGE

1.4 双向电泳

2 结果与分析

2.1 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜和牛繁缕叶片可溶性蛋白质含量的影响

2.2 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜和牛繁缕叶片可溶性蛋白质SDS-PAGE图谱及扫描曲线的分析

2.3 ALA和丙酯草醚协同处理对油菜和牛繁缕叶片蛋白质双向电泳图谱分析

3 讨论

论文创新点及今后研究方向

参考文献

附录已发表与博士论文有关的论著

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