【摘要】：植物的生長發(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,其中低溫是對農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大的逆境條件之一。黑龍江是我國北方高寒地區(qū),冬季氣溫低且持續(xù)時間較長,冬小麥能否在黑龍江省穩(wěn)定越冬一直是育種上一個值得突破的問題。2007年,東北農(nóng)業(yè)大學小麥育種研究室成功培育出東農(nóng)冬麥1號新品種,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號的抗寒機理方面做了大量的研究,但對于如何準確評價抗氧化水平對于小麥抗寒性的影響機制尚未完全揭示。本試驗選取抗寒性差異顯著的3個小麥品種即強抗寒品種“東農(nóng)冬麥1號”、弱抗寒品種“濟麥22”和不抗寒品種“中國春”為材料,田間生理試驗取樣設(shè)置在低溫馴化期和封凍期,室內(nèi)通過模擬低溫環(huán)境對分蘗節(jié)進行取樣,通過測定3個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態(tài)變化及調(diào)節(jié)機制。通過室內(nèi)模擬低溫和田間真實情況的比較分析,判斷室內(nèi)模擬低溫處理能否較好的評價田間的真實情況,為探究室內(nèi)抗氧化指標的快速鑒定方法奠定基礎(chǔ)。同時選取“東農(nóng)冬麥1號”和“中國春”作為試驗材料,針對本課題組前期數(shù)字表達譜中篩選出3個與超氧化物歧化酶有關(guān)的表達基因,3個與抗壞血酸過氧化物酶有關(guān)的表達基因,之所以選擇這6個基因是因為檢測到其在低溫馴化處理的不同時間內(nèi)出現(xiàn)多次過表達,推測這幾個基因的表達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)基因的表達差異。最終通過結(jié)合室內(nèi)外生理生化指標水平和基因定量表達分析的結(jié)果,探究室內(nèi)活性氧含量的動態(tài)變化以及抗氧化系統(tǒng)生理指標的快速鑒定方法,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,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、快速冷凍和延時冷凍小麥體內(nèi)H2O2含量的變化趨勢與露地越冬條件下表現(xiàn)相近。在CAT的活性上,延時冷凍試驗與田間試驗結(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)冬麥號中的表達量相對于中國春達到最大,分別是中國春的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號中的表達量相對于中國春達到最大,分別為中國春的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)含量的動態(tài)變化來間接地進行，如酶類的 CAT、POD、SOD、APX 等及非酶類的 ASA、GSH 等。直到近期對組織中H2O2的檢測技術(shù)的發(fā)展，才使得對逆境下植物檢材中 H2O2含量測定成為可能。本研究對 3個低溫試驗中各處理下不同小麥品種分蘗節(jié)中 H2O2含量分別進行了檢測，結(jié)果見圖 3-1。

圖 3-2 不同試驗處理下丙二醛含量的變化 A: 試驗 Ⅰ B：試驗 Ⅱ C：田間取樣試驗Fig.3-2Changes of MDAcontent under different test treatments. A: Treatment ⅠB: Treatment IIC: Field sampling period在試驗 I 與試驗 II 的 CK 條件下，中國春，濟麥 22 和東農(nóng)冬麥 1 號分蘗節(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，其機體內(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Ⅰ 中，中國春，濟麥 22 和東農(nóng)冬麥 1 號在 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，達到整個冷凍時期的最大值，分別為 21.16,15.56 和14.88μmol/g。中國春在 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 個品種中最高的。濟麥 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 號在 B 處理下分蘗節(jié)中 MDA含量迅速下降到整個冷凍時期的最小值，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 I 結(jié)果說明，在快速冷凍試驗中，經(jīng)過充分低溫馴化后的小麥品種，在冷凍處理的各個階段，分蘗節(jié)中
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S512.1

【參考文獻】

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本文編號：2527101