星星草（Puccinellia tenuiflora）解剖结构特征及重要物质组分变化与耐盐性关系研究

论文摘要

盐胁迫是影响全世界作物产量的主要非生物胁迫之一,如何提高作物耐盐性、有效利用盐碱土资源已经成为亟待解决的重大课题。星星草是一种广泛分布于我国北方的天然耐盐植物,在含高Na+和高pH值的土壤中能够生长良好,其优良的耐盐碱特性使其成为植物耐盐碱胁迫研究的理想材料。与NaCl胁迫相比,具有高pH值的NaHCO3胁迫对植物的影响更加复杂。本文以星星草为研究对象,以水稻品种“日本晴”为对照,利用显微、超微观察、双向电泳等研究方法和手段,不但对NaHCO3胁迫下星星草种子萌发、幼苗生长特点、气孔特性、叶片及根的表皮结构特征进行了观察,还对星星草体内钾、钠、钙三种重要离子组分的吸收与运输特点,以及星星草根部蛋白质图谱的变化进行了系统的研究,从微观形态、离子分布及蛋白表达三个不同层面揭示了盐生植物星星草的耐盐基础。研究结果对进一步了解星星草的耐盐特性具有很实际的指导意义,而且,蛋白质水平的研究还为了解星星草对NaHCO3胁迫的响应提供了新的线索,为我们用遗传手段进一步研究这些基因的功能奠定了重要基础。上述研究的主要结论如下:1.总体讲,星星草种子发芽率与NaHCO3浓度成反比,NaHCO3胁迫对星星草幼苗株高及干物重影响不明显,对水稻幼苗株高和干物重有一定的抑制作用。2.星星草叶表气孔长度在短时间低浓度NaHCO3胁迫下增加,高浓度下减小;高浓度和长时间的NaHCO3胁迫均促进气孔宽度增加,两者的作用有叠加效应;低浓度NaHCO3胁迫即可引起水稻叶表皮的气孔长度、宽度明显下降;无盐胁迫时,星星草叶表的气孔密度是水稻的7倍多。3.星星草与水稻的叶表都有蜡质层存在。NaHCO3胁迫浓度增大及胁迫天数增多均能促进蜡质层密度增加,从增加的幅度比较,星星草＞水稻;星星草叶表有分泌物质存在,分泌物质随NaHCO3胁迫浓度增大及胁迫天数增多而增加,高浓度下,星星草叶表还有盐结晶析出,水稻叶表无盐结晶或其它分泌物质出现;星星草与水稻根的表皮上都具有侧根和分泌物质,从侧根的数量比较,星星草＞水稻,长时间高浓度胁迫下侧根明显收缩变细;随胁迫浓度增大或胁迫时间增长,星星草分泌物质的量增多。水稻分泌物质的量则没有表现出任何规律性的变化。4.对盐胁迫后星星草幼苗根部及地上部Na+、K+及Ca2+含量进行测定的结果表明,星星草体内两种K+吸收系统对K+的吸收能力及星星草根部K+/Na+均明显高于水稻;随Na+浓度增加,星星草相比于水稻表现出了较强的吸收与运输Ca2+的能力。5.以蒸馏水作对照,对150mmol/L NaHCO3和NaCl胁迫5天的星星草根部全蛋白图谱进行了分析和比较,以期从蛋白质水平上找出NaHCO3与NaCl逆境对星星草危害不同的原因。结果表明,在约400个可重复的蛋白质点中,有13个受NaHCO3胁迫诱导而丰度上调,3个只在NaHCO3胁迫下出现,经质谱鉴定得到了F3H、CYP450和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶3个与抗逆性相关的蛋白。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 盐渍土对农业的危害
• 1.2 耐盐植物星星草的研究进展
• 1.2.1 星星草的生物学特性
• 1.2.2 星星草解剖结构研究进展
• 1.2.3 星星草生理生态学研究进展
• 1.2.4 星星草种子萌发与幼苗生长研究进展
• 1.2.5 星星草分子生物学研究进展
• 1.2.6 离子在星星草体内的吸收与分布特性
• 1.3 植物显微及超微结构变化与其抗逆性之间关系的研究进展
• 1.3.1 根适应逆境的结构变化
• 1.3.2 茎适应逆境的结构变化
• 1.3.3 叶适应逆境的结构变化
• 1.4 盐胁迫下植物根蛋白质组学研究进展
• 1.5 本课题研究的目的意义
• 3胁迫对星星草种子萌发及幼苗生长的影响'>2 NaCl和NaHCO₃胁迫对星星草种子萌发及幼苗生长的影响
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与分析
• 3胁迫下星星草的种子发芽率'>2.2.1 NaCl和NaHCO₃胁迫下星星草的种子发芽率
• 3胁迫下星星草的幼根及幼芽长度'>2.2.2 NaCl和NaHCO₃胁迫下星星草的幼根及幼芽长度
• 3胁迫对星星草幼苗生长的影响'>2.2.3 NaHCO₃胁迫对星星草幼苗生长的影响
• 2.3 讨论
• 3胁迫下星星草种子萌发特点'>2.3.1 NaCl和NaHCO₃胁迫下星星草种子萌发特点
• 3胁迫对星星草幼根及幼芽伸长的影响'>2.3.2 NaCl和NaHCO₃胁迫对星星草幼根及幼芽伸长的影响
• 3胁迫下星星草幼苗株高及干物质积累特点'>2.3.3 NaHCO₃胁迫下星星草幼苗株高及干物质积累特点
• 2.4 本章小结
• 3胁迫下星星草气孔特性研究'>3 NaHCO₃胁迫下星星草气孔特性研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与分析
• 3胁迫下星星草外部形态特征变化'>3.2.1 NaHCO₃胁迫下星星草外部形态特征变化
• 3.2.2 气孔长度变化
• 3.2.3 气孔宽度变化
• 3.3 讨论
• 3胁迫下星星草叶表气孔宽度增加的原因'>3.3.1 长时间高浓度NaHCO₃胁迫下星星草叶表气孔宽度增加的原因
• 3胁迫下星星草与水稻气孔特性差异'>3.3.2 NaHCO₃胁迫下星星草与水稻气孔特性差异
• 3.4 本章小结
• 3胁迫下星星草叶片和根表皮结构特征研究'>4 NaHCO₃胁迫下星星草叶片和根表皮结构特征研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 3胁迫下星星草的叶表特征变化'>4.2.1 不同浓度NaHCO₃胁迫下星星草的叶表特征变化
• 4.2.2 胁迫时间长短对星星草叶表特征的影响
• 3胁迫下星星草根表皮特征变化'>4.2.3 不同浓度NaHCO₃胁迫下星星草根表皮特征变化
• 4.2.4 胁迫时间长短对星星草根表皮特征的影响
• 4.3 讨论
• 4.3.1 叶表蜡质层变化与星星草耐盐性的关系
• 4.3.2 析盐行为与星星草耐盐性的关系
• 3胁迫下星星草侧根变化特点'>4.3.3 NaHCO₃胁迫下星星草侧根变化特点
• 4.3.4 根表分泌物与星星草耐盐性的关系
• 4.4 本章小结
• +、Na⁺、Ca²⁺分布特性研究'>5 盐胁迫下星星草体内K⁺、Na⁺、Ca²⁺分布特性研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果与分析
• +、Na⁺累积特点'>5.2.1 星星草根部K⁺、Na⁺累积特点
• +、Na⁺累积特点'>5.2.2 星星草地上部K⁺、Na⁺累积特点
• 2+累积特点'>5.2.3 星星草的Ca²⁺累积特点
• 5.3 讨论
• +/Na⁺影响的差异'>5.3.1 钾营养对星星草及水稻K⁺/Na⁺影响的差异
• +对两种K⁺吸收系统的影响'>5.3.2 Na⁺对两种K⁺吸收系统的影响
• 2+与星星草耐盐性的关系'>5.3.3 Ca²⁺与星星草耐盐性的关系
• 5.4 本章小结
• 3胁迫下星星草根部蛋白质表达初步研究'>6 NaHCO₃胁迫下星星草根部蛋白质表达初步研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料与试剂
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 结果与分析
• 3胁迫下星星草根蛋白质双向电泳分析'>6.2.1 NaHCO₃胁迫下星星草根蛋白质双向电泳分析
• 6.2.2 NaCl胁迫下星星草根蛋白质双向电泳分析
• 3胁迫下星星草根蛋白质双向电泳差异分析'>6.2.3 NaCl与NaHCO₃胁迫下星星草根蛋白质双向电泳差异分析
• 6.2.4 盐胁迫下星星草根蛋白质的质谱鉴定结果
• 6.3 讨论
• 3胁迫应答蛋白功能分析'>6.3.1 NaHCO₃胁迫应答蛋白功能分析
• 3胁迫下星星草根蛋白质表达进行研究的重要意义'>6.3.2 对NaHCO₃胁迫下星星草根蛋白质表达进行研究的重要意义
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢