水稻Hg～（2+）-耐性突变体在Hg～（2+）胁迫下抗氧化系统的应答机制

论文摘要

本论文以水稻中花11（野生型）和其Hg2+-耐性突变体为材料，从AsA-GSH循环、抗氧化酶活性和脯氨酸代谢、活性氧代谢等方面探讨了水稻野生型和突变体对Hg2+胁迫耐性差异的生理基础，研究结果如下：1、野生型和突变体经Hg2+胁迫后表型上有显著差异，突变体对Hg2+的耐性大于野生型。突变体根部Hg浓度显著高于野生型；野生型地上部各器官Hg浓度显著高于突变体。Hg2+胁迫可以降低水稻的结实率、千粒重、有效穗数和产量。随着Hg2+浓度的增加，野生型的叶绿素含量、净光合速率下降速度显著高于突变体；野生型生长发育和产量受Hg2+胁迫的抑制程度显著高于突变体。2、低浓度Hg2+胁迫引起水稻体内活性氧累积，活性氧作为信号分子诱导抗氧化系统的防御应答，有利于增强水稻对Hg2+胁迫的适应；随着Hg2+浓度的增加，AsA-GSH循环效率和抗氧化酶活性下降，抗氧化系统不能有效清除过量的活性氧，膜脂过氧化加剧，细胞膜的完整性被破坏，进而导致一系列代谢紊乱。Hg2+胁迫下，突变体仍能保持较高的AsA-GSH循环效率和较高的抗氧化酶活性，从而使过量的活性氧被抗氧化系统清除，有利于增强对Hg2+胁迫的耐受能力。3、脯氨酸通过清除活性氧，降低活性氧含量，在水稻抗Hg2+胁迫中起重要作用。脯氨酸可以猝灭O2.-或与H2O2直接反应，减轻了膜脂过氧化程度，增强细胞膜的选择透性，减少Hg2+进入细胞，降低叶片的Hg含量。脯氨酸还可以维持细胞内环境的还原状态，从而维持较高的GSH/GSSG比值和较高的GSH水平，进而促进PC的合成和Hg2+的区域化固定，减轻Hg2+对水稻的伤害。

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摘要

Abstract

第一章绪论

2+对植物的伤害机理'>1.1 Hg²⁺对植物的伤害机理

2+对植物生长发育的影响'>1.1.1 Hg²⁺对植物生长发育的影响

2+对植物细胞膜和生物大分子的影响'>1.1.2 Hg²⁺对植物细胞膜和生物大分子的影响

2+能诱导产生氧化胁迫'>1.1.3 Hg²⁺能诱导产生氧化胁迫

2+抑制植物对水分的吸收和运输'>1.1.4 Hg²⁺抑制植物对水分的吸收和运输

2+对植物光合作用的影响'>1.1.5 Hg²⁺对植物光合作用的影响

2+对植物呼吸作用的影响'>1.1.6 Hg²⁺对植物呼吸作用的影响

2+对植物细胞超微结构的影响'>1.1.7 Hg²⁺对植物细胞超微结构的影响

2+对植物营养代谢的影响'>1.1.8 Hg²⁺对植物营养代谢的影响

2+对植物矿质代谢的影响'>1.1.9 Hg²⁺对植物矿质代谢的影响

2+胁迫的耐性机制'>1.2 植物对Hg²⁺胁迫的耐性机制

2+的吸收'>1.2.1 限制对Hg²⁺的吸收

1.2.2 植物的活性氧清除机制

2+的络合解毒作用'>1.2.3 植物对Hg²⁺的络合解毒作用

2+的区域化固定作用'>1.2.4 植物对Hg²⁺的区域化固定作用

1.2.5 合成逆境蛋白

1.3 本文研究目标

2+-耐性突变体在Hg²⁺胁迫下抗坏血酸-谷胱甘肽循环与活性氧代谢的变化'>第二章水稻Hg²⁺-耐性突变体在Hg²⁺胁迫下抗坏血酸-谷胱甘肽循环与活性氧代谢的变化

2.1 材料与方法

2+-耐性突变体的筛选'>2.1.1 水稻Hg²⁺-耐性突变体的筛选

2.1.2 水稻突变体的分子生物学检测

2+、丁胱亚磺酰亚胺、氨基三唑处理'>2.1.3 材料培养和Hg²⁺、丁胱亚磺酰亚胺、氨基三唑处理

2.1.4 水稻根、茎、叶Hg浓度测定

2.1.5 水稻叶片MDA含量测定

2^.-产生速率测定'>2.1.6 水稻叶片O₂^.-产生速率测定

2O₂含量测定'>2.1.7 水稻叶片H₂O₂含量测定

2.1.8 水稻叶片叶绿素含量测定

2.1.9 水稻叶片AsA和DHA含量测定

2.1.10 水稻叶片GSH和GSSG含量测定

2.1.11 数据统计分析

2.2 结果与分析

2.2.1 突变体分子检测

2+胁迫下水稻野生型和突变体的表型差异'>2.2.2 Hg²⁺胁迫下水稻野生型和突变体的表型差异

2+胁迫对水稻根、茎、叶Hg浓度的影响'>2.2.3 Hg²⁺胁迫对水稻根、茎、叶Hg浓度的影响

2+胁迫对水稻叶片叶绿素含量的影响'>2.2.4 Hg²⁺胁迫对水稻叶片叶绿素含量的影响

2+胁迫对水稻叶片O₂^.-产生速率和H₂O₂、MDA含量的影响'>2.2.5 Hg²⁺胁迫对水稻叶片O₂^.-产生速率和H₂O₂、MDA含量的影响

2+胁迫对水稻叶片GSH、GSSG、AsA、DHA含量及GSH/GSSG、AsA/DHA比值的影响'>2.2.6 Hg²⁺胁迫对水稻叶片GSH、GSSG、AsA、DHA含量及GSH/GSSG、AsA/DHA比值的影响

2O₂含量的影响'>2.2.7 丁胱亚磺酰亚胺预处理对氨基三唑胁迫下水稻叶片GSH和H₂O₂含量的影响

2+胁迫下水稻突变体各生理指标的相关性分析'>2.2.8 Hg²⁺胁迫下水稻突变体各生理指标的相关性分析

2.3 讨论

2+-耐性突变体对土壤Hg²⁺胁迫耐性机理的初步研究'>第三章水稻Hg²⁺-耐性突变体对土壤Hg²⁺胁迫耐性机理的初步研究

3.1 材料与方法

2+处理'>3.1.1 材料培养和Hg²⁺处理

3.1.2 水稻抽穗期净光合速率测定

3.1.3 水稻抽穗期叶片MDA含量测定

2^.-产生速率测定'>3.1.4 水稻抽穗期叶片O₂^.-产生速率测定

2O₂含量测定'>3.1.5 水稻抽穗期叶片H₂O₂含量测定

3.1.6 水稻抽穗期叶片叶绿素含量测定

3.1.7 水稻抽穗期叶片抗氧化酶活性测定

3.1.8 水稻成熟期产量及其构成因素的统计

3.1.9 水稻成熟期各器官Hg浓度测定

3.1.10 数据统计分析

3.2 结果与分析

2+胁迫对水稻成熟期生长发育和产量的影响'>3.2.1 Hg²⁺胁迫对水稻成熟期生长发育和产量的影响

2+胁迫对水稻成熟期各器官Hg浓度的影响'>3.2.2 Hg²⁺胁迫对水稻成熟期各器官Hg浓度的影响

2+胁迫对水稻抽穗期叶绿素含量及净光合速率的影响'>3.2.3 Hg²⁺胁迫对水稻抽穗期叶绿素含量及净光合速率的影响

2+胁迫对水稻抽穗期叶片MDA含量、H₂O₂含量和O₂^.-产生速率的影响'>3.2.4 Hg²⁺胁迫对水稻抽穗期叶片MDA含量、H₂O₂含量和O₂^.-产生速率的影响

2+胁迫对水稻抽穗期叶片抗氧化酶活性的影响'>3.2.5 Hg²⁺胁迫对水稻抽穗期叶片抗氧化酶活性的影响

3.3 讨论

2+胁迫中作用的初步研究'>第四章脯氨酸在水稻耐Hg²⁺胁迫中作用的初步研究

4.1 材料与方法

2+处理'>4.1.1 材料培养和Hg²⁺处理

4.1.2 水稻叶片脯氨酸含量测定

4.1.3 水稻叶片水势测定

2O₂含量和O₂^.-产生速率测定'>4.1.4 水稻叶片MDA含量、H₂O₂含量和O₂^.-产生速率测定

4.1.5 水稻叶片GSH和GSSG含量测定

4.1.6 脯氨酸预处理对水稻叶片Hg浓度的影响

4.1.7 水稻叶片叶绿素含量测定

2O₂含量和O₂^.-产生速率的影响'>4.1.8 脯氨酸预处理对水稻叶片H₂O₂含量和O₂^.-产生速率的影响

4.1.9 数据统计分析

4.2 结果与分析

2+胁迫下水稻野生型和突变体的表型差异'>4.2.1 Hg²⁺胁迫下水稻野生型和突变体的表型差异

2+胁迫诱导的脯氨酸积累和脯氨酸预处理对水稻内源脯氨酸含量的影响'>4.2.2 Hg²⁺胁迫诱导的脯氨酸积累和脯氨酸预处理对水稻内源脯氨酸含量的影响

2+胁迫对水稻叶片水势的影响'>4.2.3 Hg²⁺胁迫对水稻叶片水势的影响

2+胁迫对水稻活性氧代谢的影响以及脯氨酸预处理的作用'>4.2.4 Hg²⁺胁迫对水稻活性氧代谢的影响以及脯氨酸预处理的作用

2+胁迫对水稻叶片GSH、GSSG含量及GSH/GSSG比值的影响'>4.2.5 Hg²⁺胁迫对水稻叶片GSH、GSSG含量及GSH/GSSG比值的影响

4.2.6 脯氨酸预处理对水稻叶片Hg浓度和叶绿素含量的影响

4.2.7 脯氨酸预处理对水稻叶片活性氧代谢的影响

4.3 讨论

第五章总结与展望

5.1 总结

2+胁迫下水稻活性氧代谢的变化与AsA-GSH循环、抗氧化酶的响应'>5.1.1 Hg²⁺胁迫下水稻活性氧代谢的变化与AsA-GSH循环、抗氧化酶的响应

2+胁迫对水稻生长发育、产量的影响与水稻对Hg²⁺的吸收积累规律'>5.1.2 Hg²⁺胁迫对水稻生长发育、产量的影响与水稻对Hg²⁺的吸收积累规律

2+胁迫中的作用'>5.1.3 脯氨酸在水稻耐Hg²⁺胁迫中的作用

5.2 展望

参考文献

致谢

附录攻读硕士学位期间完成的论文

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