發(fā)布時(shí)間：2019-08-15 16:22

【摘要】：植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到很多因素額影響,例如:溫度,光照,水分,重金屬,病蟲害等,其中低溫是對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大的逆境條件之一。黑龍江是我國(guó)北方高寒地區(qū),冬季氣溫低且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),冬小麥能否在黑龍江省穩(wěn)定越冬一直是育種上一個(gè)值得突破的問題。2007年,東北農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥育種研究室成功培育出東農(nóng)冬麥1號(hào)新品種,使得冬小麥在高寒地區(qū)種植成為可能。前人已經(jīng)在東農(nóng)冬麥1號(hào)的抗寒機(jī)理方面做了大量的研究,但對(duì)于如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)抗氧化水平對(duì)于小麥抗寒性的影響機(jī)制尚未完全揭示。本試驗(yàn)選取抗寒性差異顯著的3個(gè)小麥品種即強(qiáng)抗寒品種“東農(nóng)冬麥1號(hào)”、弱抗寒品種“濟(jì)麥22”和不抗寒品種“中國(guó)春”為材料,田間生理試驗(yàn)取樣設(shè)置在低溫馴化期和封凍期,室內(nèi)通過模擬低溫環(huán)境對(duì)分蘗節(jié)進(jìn)行取樣,通過測(cè)定3個(gè)小麥品種間活性氧含量及抗氧化酶活性,抗氧化劑含量,明確低溫下不同抗寒品種的小麥間活性氧含量的動(dòng)態(tài)變化及調(diào)節(jié)機(jī)制。通過室內(nèi)模擬低溫和田間真實(shí)情況的比較分析,判斷室內(nèi)模擬低溫處理能否較好的評(píng)價(jià)田間的真實(shí)情況,為探究室內(nèi)抗氧化指標(biāo)的快速鑒定方法奠定基礎(chǔ)。同時(shí)選取“東農(nóng)冬麥1號(hào)”和“中國(guó)春”作為試驗(yàn)材料,針對(duì)本課題組前期數(shù)字表達(dá)譜中篩選出3個(gè)與超氧化物歧化酶有關(guān)的表達(dá)基因,3個(gè)與抗壞血酸過氧化物酶有關(guān)的表達(dá)基因,之所以選擇這6個(gè)基因是因?yàn)闄z測(cè)到其在低溫馴化處理的不同時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)多次過表達(dá),推測(cè)這幾個(gè)基因的表達(dá)與冬小麥馴化期抗寒性積累有關(guān)。采用室內(nèi)低溫模擬的方法,測(cè)定不同抗寒性冬小麥在低溫脅迫下超氧化物歧化酶(SOD)和抗壞血酸或氧化物酶(APX)相關(guān)基因的表達(dá)差異。最終通過結(jié)合室內(nèi)外生理生化指標(biāo)水平和基因定量表達(dá)分析的結(jié)果,探究室內(nèi)活性氧含量的動(dòng)態(tài)變化以及抗氧化系統(tǒng)生理指標(biāo)的快速鑒定方法,明確低溫下麥品種間與活性氧含量調(diào)節(jié)有關(guān)清除物及相應(yīng)的基因,為進(jìn)一步研究小麥抗寒遺傳基礎(chǔ)和遺傳改良潛力奠定基礎(chǔ)。本試驗(yàn)所得結(jié)果如下:1、經(jīng)充分低溫馴化的冬小麥品種,在田間封凍后期或盆栽冷凍至-18℃時(shí),分蘗節(jié)內(nèi)H2O2含量和封凍30d丙二醛含量可用于鑒別小麥品種抗寒性。2、與SOD和POD相比,在封凍30d后,小麥品種分蘗節(jié)內(nèi)APX和CAT活性高更有利于提高小麥抗寒能力。3、快速冷凍和延時(shí)冷凍小麥體內(nèi)H2O2含量的變化趨勢(shì)與露地越冬條件下表現(xiàn)相近。在CAT的活性上,延時(shí)冷凍試驗(yàn)與田間試驗(yàn)結(jié)果比較吻合。4、Ta SOD-3基因在冷凍初期(低溫馴化30d及-10 2h℃)在東農(nóng)冬麥號(hào)中的表達(dá)量相對(duì)于中國(guó)春達(dá)到最大,分別是中國(guó)春的8.63和11.78倍。5、Ta APX-2和Ta APX-3均在冷凍期(-12℃2h)于東農(nóng)冬麥1號(hào)中的表達(dá)量相對(duì)于中國(guó)春達(dá)到最大,分別為中國(guó)春的3.12和21.22倍。6、Ta SOD-3、Ta APX-2、Ta APX-3基因是參與低溫響應(yīng)的重要基因。其中,Ta SOD-3基因在冷脅迫初期起主要作用,TaAPX-2、TaAPX-3在持續(xù)冷凍下起主要作用。
【圖文】：

3 結(jié)果與分析3.1 田間及室內(nèi)低溫模擬條件下品種間 H2O2含量比較分析在植物逆境反應(yīng)研究中，活性氧（ROS）的作用一直是倍受關(guān)注的焦點(diǎn)問題。由于活性氧在產(chǎn)生與不同活性氧成分的轉(zhuǎn)換過程中存在多種變化，許多成分只在極短時(shí)間內(nèi)存在。因此，大量關(guān)于活性氧方面的研究，多用能與活性氧反應(yīng)的其他物質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化來間接地進(jìn)行，如酶類的 CAT、POD、SOD、APX 等及非酶類的 ASA、GSH 等。直到近期對(duì)組織中H2O2的檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，才使得對(duì)逆境下植物檢材中 H2O2含量測(cè)定成為可能。本研究對(duì) 3個(gè)低溫試驗(yàn)中各處理下不同小麥品種分蘗節(jié)中 H2O2含量分別進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見圖 3-1。

圖 3-2 不同試驗(yàn)處理下丙二醛含量的變化 A: 試驗(yàn) Ⅰ B：試驗(yàn) Ⅱ C：田間取樣試驗(yàn)Fig.3-2Changes of MDAcontent under different test treatments. A: Treatment ⅠB: Treatment IIC: Field sampling period在試驗(yàn) I 與試驗(yàn) II 的 CK 條件下，中國(guó)春，濟(jì)麥 22 和東農(nóng)冬麥 1 號(hào)分蘗節(jié)中 MDA 含量分別為 3.69、3.86 和 2.83μmol/g，結(jié)果說明小麥未經(jīng)低溫處理時(shí)，其機(jī)體內(nèi)丙二醛的本底水平就在 2~4μmol/g 之間。經(jīng)歷 4℃馴化后分別增加到 5.78、4.17 和 4.47μmol/g。在試驗(yàn)Ⅰ 中，中國(guó)春，濟(jì)麥 22 和東農(nóng)冬麥 1 號(hào)在 A 處理下，即低溫馴化后于-10℃冷凍 2h 處理，各小麥品種分蘗節(jié)中 MDA 含量迅速升高，達(dá)到整個(gè)冷凍時(shí)期的最大值，分別為 21.16,15.56 和14.88μmol/g。中國(guó)春在 B 處理（即：冷凍溫度降至-12℃）下分蘗節(jié)中 MDA 含量為 18.26μmol/g，在冷凍的中后期，中國(guó)春 MDA 含量下降，但仍處于較高水平，在 C,D,E 處理（即：冷凍溫度分別降至-14℃、-16℃和-18℃）下，MDA 含量分別為 10.40,11.58 和 11.70μmol/g，為 3 個(gè)品種中最高的。濟(jì)麥 22 在 B 處理下分蘗節(jié)中 MDA 含量下降到 10.39μmol/g，在更加深入的冷凍處理后，，濟(jì)麥 22 分蘗節(jié)中 MDA 含量處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，C 處理下達(dá)到 8.16μmol/g，在 D,E 處理下含不顯著，分別為 8.69 和 9.07μmol/g。東農(nóng)冬麥 1 號(hào)在 B 處理下分蘗節(jié)中 MDA含量迅速下降到整個(gè)冷凍時(shí)期的最小值，為 5.11μmol/g，在冷凍處理的中后期，有小幅度的升高但仍處于較低水平，在 C,D,E 處理下分別為 7.16,8.69 和 8.25μmol/g。試驗(yàn) I 結(jié)果說明，在快速冷凍試驗(yàn)中，經(jīng)過充分低溫馴化后的小麥品種，在冷凍處理的各個(gè)階段，分蘗節(jié)中
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2527101