除草剂和低温对不同耐冷性水稻幼苗的氧化胁迫效应研究

摘要

包括除草剂在内的非生物胁迫可引起植物的氧化胁迫，因此植物的抗逆性与其抗氧化胁迫能力密切相关，并可能会影响除草剂的选择性。本论文研究了不同耐冷性水稻品种(圣稻13和IR50)幼苗经除草剂(百草枯和丙酯草醚)和低温处理后的氧化胁迫效应，并借此了解丙酯草醚造成水稻幼苗氧化胁迫伤害的特征。主要研究结果如下： 1、圣稻13和IR50的幼苗在光照下4℃处理6h后，叶片均呈萎蔫。两个水稻品种的电解质渗透率分别上升至对照的～2和～5倍，圣稻13经24h常温恢复生长后回复至对照水平，而IR50经过48h恢复生长仍然是对照的5倍多。叶片丙二醛(MDA)水平也表现出相似的变化，冷处理造成这两个水稻品种的MDA上升，圣稻13经2天恢复生长即可回复正常，而IR50在4天恢复生长期间持续上升，受害叶片死亡。因此圣稻13的耐冷性较高，而IR50对冷敏感。 2、冷处理降低了两个水稻品种的还原型谷胱甘肽(GSH)含量，却提高了还原型抗坏血酸(AsA)含量，恢复生长4天后圣稻13的GSH含量得到恢复，而IR50中GSH含量仍显著低于对照。圣稻13中脱氢抗坏血酸(DHA)占总抗坏血酸的比例变化不大，相反地，IR50中DHA显著上升。由于从DHA转变成AsA需要消耗GSH，而IR50的GSH含量在恢复期继续降低，这可能导致AsA的再生速率减慢，使得IR50叶片内清除氧自由基的能力减弱。经低温处理后，圣稻13和IRS0的CAT活力显著下降，POD活力(滞后)上升，GST活力仅有很小的变化，表明水稻幼苗的耐冷性与CAT、POD以及GST(CDNB)活力间没有显著相关性。冷处理后IP50的APX活力显著下降，而圣稻13的APX活力则显著上升，因此，圣稻13比IR50具有较高的耐冷性状与前者冷处理后叶片中APX活力上升有关。 3、50nM百草枯显著抑制IR5O幼苗生长，对圣稻13的生长没有显著影响。百草枯处理使两个水稻品种的MDA含量有大幅度的提升，这与百草枯通过产生氧自由基的杀草机理相符。圣稻13的GSH和AsA都有较大幅度的上升，IR50的GSH含量虽有小幅的上升，AsA却小幅下降。同时，圣稻13的GST活力的上升幅度远大于IR50的。这可能反映了在耐冷性水稻品种中具有谷胱甘肽过氧化物酶活性的GST同工酶得到较多的表达，并由此增强了对活性氧的抵抗能力。此外，百草枯处理造成IR50的CAT活力显著下降，却并未引起圣稻13的CAT活力显著变化；百草枯使这两个水稻品种的APX活力显著下降，圣稻13的POD活力上升了～15％，但对IR50的POD活力没有显著影响。因此，圣稻13对百草枯一定程度的抗性可能与其GSH、AsA含量以及GST、POD、CAT活力的上升响应或维持在较高水平有关。 4、100nM丙酯草醚处理显著抑制圣稻13和IR50幼苗的生长，引起圣稻13中MDA和GSH含量较大幅度的上升，但对IR50的MDA和GSH含量没有显著影响，表明丙酯草醚处理对圣稻13造成了氧化胁迫伤害，而对IR50并未造成氧化胁迫伤害。经丙酯草醚处理后，圣稻13的GST活力上升了30～40％，而IR50的GST活力仅上升了～15％；两个水稻品种的CAT活力下降了20～30％：圣稻13的APX活力没有显著变化，而IR50的APX活力却上升了～40％。此外，两个水稻品种的POD活力都有所上升。 5、H2O2处理后，圣稻13中H2O2含量稍微下降，而IR50中H2O2含量却有较大幅度的上升，这提示，冷敏感性品种IR50可能可以通过H2O2预处理来增加其抗性。但H2O2处理对2个水稻品种的GSH含量没有显著影响，对圣稻13中AsA含量也没有显著效应，却造成IR50的AsA含量下降，而且，两个水稻品种的DHA所占比例大幅度提高。因此H2O2预处理IR50不能改善其抗氧化剂水平，该水稻品种耐冷性的提高可能需要通过增强其清除活性氧酶系的活力。H2O2处理后，圣稻13的GST活力上升不显著(＜10％)，而IR50的GST活力上升了～30％；圣稻13的CAT活力上升了～25％，而IR50的CAT活力下降了～20％；圣稻13的APX活力下降不显著(＜10％)，而IR50的APX活力下降幅度达～20％；两个水稻品种的POD活力小幅上升。因此，H2O2预处理或许可以通过提高IR50中GST的活力来提高其抗逆能力。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

致谢

1文献综述

1.1逆境造成植物氧化胁迫

1.1.1活性氧与氧化胁迫

1.1.2ROS的清除与避免

1.1.3ROS在植物细胞中的信号作用

1.2除草剂对植物的氧化胁迫及其脱毒

1.3新型除草剂丙酯草醚的创制及研究现状

2除草剂和低温对水稻抗氧化剂的影响

2.1材料与方法

2.1.1试验材料

2.1.2实验仪器

2.1.3反应试剂配制

2.1.4实验方法

2.2结果与分析

2.2.1水稻幼苗生长情况

2.2.2电解质渗透率和MDA含量变化

2.2.3谷胱甘肽含量变化

2.2.4还原型抗坏血酸含量和脱氢抗坏血酸比例变化

2.2.5H2O2含量变化

2.3讨论

2.3.1低温处理对不同耐冷性水稻品种GSH和AsA含量的影响

2.3.2低温、除草剂和H2O2处理对水稻叶片H2O2含量的影响

2.3.3除草剂和H2O2处理对水稻抗氧化剂的影响

3.除草剂和低温对水稻叶片GST、CAT、POD和APX等酶活力的影响

3.1材料与方法

3.1.1试验材料

3.1.2实验仪器

3.1.3反应试剂配制

3.1.4实验方法

3.2结果与分析

3.2.1GST活力的变化

3.2.2CAT活力的变化

3.2.3 APX活力的变化

3.2.4POD活力的变化

3.3讨论

3.3.1除草剂、H2O2和低温对GST活力的影响

3.2.2除草剂、H2O2和低温对CAT活力的影响

3.3.3除草剂、H2O2和低温对APX活力的影响

3.3.4除草剂、H2O2和低温对POD活力的影响

参考文献

个人简历

硕士期间发表的主要论文