【摘要】：香豆素(coumarin)是一種重要的化感物質(zhì),在蕓香科和傘形科等很多高等植物以及微生物代謝產(chǎn)物中廣泛分布。其生物活性多樣,在各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛研究。在醫(yī)學(xué)、植保等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。在植保領(lǐng)域,目前在作為殺蟲、殺菌劑方面已取得應(yīng)用,在除草方面目前主要還是停留在研究其生物活性方面,大多數(shù)研究表明香豆素對多種雜草有良好的抑制活性,但其具體的作用機(jī)制及作用靶標(biāo)尚未清楚。本文在研究香豆素對多種雜草種子萌發(fā)抑制活性的基礎(chǔ)上,選用其抑制活性最好的黑麥草(Lolium perenne L)為對象,研究其抑制黑麥草種子萌發(fā)及生長的機(jī)制,為香豆素類化合物作為新型的除草劑研究提供一定的理論基礎(chǔ)。1.生物活性測定研究結(jié)果表明,香豆素對黑麥草種子萌發(fā)、胚根及胚芽的生長具有良好的抑制活性,對黑麥草種子萌發(fā)抑制中濃度(IC_(50))為67.69 mg/L;采用水培及莖葉噴霧法研究香豆素的作用方式結(jié)果表明:莖葉噴霧法對黑麥草生長無顯著影響;而水培法處理濃度為10 mg/L時(shí)即顯著抑制黑麥草根、莖的生長,進(jìn)一步測定水培處理后黑麥草根活力,隨著處理濃度的增大及處理時(shí)間的延長,黑麥草根活力顯著下降。表明香豆素主要作用于黑麥草根部,通過抑制黑麥草的根活力進(jìn)一步抑制黑麥草的生長。2.測定50、100 mg/L香豆素溶液處理后黑麥草種子萌發(fā)過程中可溶性蛋白、總淀粉以及可溶性糖含量變化情況;表明香豆素對黑麥草種子中可溶性蛋白無顯著影響;而處理60 h后,100 mg/L香豆素顯著抑制了淀粉的分解及可溶性糖的合成;進(jìn)一步測定不同濃度處理后種子的α-淀粉酶活性;與對照組相比,處理組α-淀粉酶活性受到顯著抑制。表明香豆素通過抑制α-淀粉酶活性,影響種子萌發(fā)過程的物質(zhì)及能量代謝,進(jìn)而抑制種子萌發(fā)。3.測定50、100 mg/L香豆素處理后的黑麥草種子萌發(fā)過程中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)的活性,濃度梯度下活性氧過氧化氫(H_2O_2)、超氧陰離子(O~(2-))含量以及膜脂過氧化指標(biāo)丙二醛(MDA)、過氧化脂質(zhì)(LPO)含量;處理濃度為100 mg/L時(shí)在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)均顯著抑制了CAT活力,而處理60 h后SOD、POD活力顯著上升;隨著處理濃度的增大,活性氧、丙二醛及過氧化脂質(zhì)含量顯著上升。表明黑麥草種子在經(jīng)受香豆素溶液處理60 h后,其內(nèi)部的保護(hù)酶系統(tǒng)被破壞,導(dǎo)致活性氧的積累造成了細(xì)胞的氧化損傷進(jìn)而抑制黑麥草種子的萌發(fā)。4.種子萌發(fā)過程中激素含量測定結(jié)果表明:香豆素對黑麥草種子萌發(fā)過程中脫落酸(ABA)含量無顯著影響,濃度為100 mg/L時(shí)則顯著抑制了種子萌發(fā)過程中赤霉酸(GA_3)的合成;表明香豆素處理影響了種子萌發(fā)過程中的激素代謝。5.采用Illumina Hiseq高通量測序平臺對香豆素處理后的黑麥草種子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序,組裝后共獲得41,683條Unigene。其中長度在1kb以上的Unigene有17,306條。對Unigene進(jìn)行功能注釋,包括與NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam數(shù)據(jù)庫的比對,共獲得27,919條Unigene的注釋結(jié)果。對差異表達(dá)基因進(jìn)行篩選,100 mg/L處理24 h后有1814條差異表達(dá)基因,50、100 mg/L處理48 h后分別有3675、1848條差異表達(dá)基因。通過對差異表達(dá)基因GO功能富集分析,表明差異基因在BP大類中,最具有代表性的為代謝過程、細(xì)胞過程、單一生物過程、刺激反應(yīng);在CC大類中,細(xì)胞、細(xì)胞組分、膜、膜組分、細(xì)胞器最具代表性;在MF大類中,結(jié)合、催化活性、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性、抗氧化活性的活動最具代表性;差異表達(dá)基因KEGG通路富集分析表明,顯著富集的通路有TCA循環(huán)、氧化磷酸化、核糖體、蛋白酶體及碳代謝等。進(jìn)一步分析得出,α-淀粉酶、SOD、POD、CAT等相關(guān)基因在香豆素處理24 h、48 h后表現(xiàn)出上下調(diào),進(jìn)一步從分子水平上驗(yàn)證香豆素抑制黑麥草種子萌發(fā)的分子機(jī)制。
【圖文】：

圖 2-1 香豆素抑制黑麥草種子萌發(fā)圖Fig. 2-1 Coumarin inhibits germination of ryegrass seeds2.2.3 香豆素水培處理測定結(jié)果圖 2-2、圖 2-3 分別表示香豆素水溶液水培處理后對黑麥草株高、根長、莖重、根鮮重增長量情況，可以看出，隨著處理濃度的增大，黑麥草株高、根長莖鮮重、根鮮重增長量顯著降低。其中水培處理后對黑麥草根的影響較為明顯處理濃度為 10mg/L 時(shí)，黑麥草根長增長量接近為零；處理濃度達(dá) 50mg/L 時(shí)，完全抑制了黑麥草株高、莖鮮重的增長；處理濃度達(dá) 25mg/L 時(shí)，則完全抑制了麥草根鮮重的增長。51015ck10 mg/L25 mg/L50 mg/L100 mg/Laba生長（量mc）

第 2 章 香豆素生物活性測定及作用方式研究圖 2-5 香豆素水溶液莖葉處理后對黑麥草莖鮮重、根鮮重的影響Fig. 2-5 Effects of stem and leaf treatment of coumarin aqueous solution on stem and root freshweight of ryegrass莖葉處理（處理前）水培處理（處理前）莖鮮重 根鮮重0.000.050.100.150.200.25ck50 mg/L100 mg/L500 mg/L1000 mg/Laaaa aaaaaa鮮重生長（量g）
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S543.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2689910