發(fā)布時(shí)間：2020-09-17 09:01

　　 種子作為玉米等種子植物所特有的生殖器官,在種子植物的一生中具有十分重要的作用。高活力的種子在正常的田間種植中可以迅速萌發(fā),形成健壯而整齊的幼苗,因此種子的正常萌發(fā)是提高作物產(chǎn)量的保證。隨著全球氣候變暖,高溫已成為限制作物產(chǎn)量的主要環(huán)境脅迫之一。硫化氫(hydrogen sulfide,H_2S)是繼一氧化碳(carbon monoxide,CO)和一氧化氮(nitric oxide,NO)后的第三種氣體信號(hào)分子,已被證實(shí)參與了植物多種生理生化的過(guò)程。本文以玉米種子為實(shí)驗(yàn)材料,研究H_2S信號(hào)對(duì)高溫環(huán)境下種子萌發(fā)的作用及與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化系統(tǒng)的關(guān)系,得出如下結(jié)論:用不同濃度外源H_2S對(duì)玉米種子浸種,高溫脅迫后發(fā)現(xiàn)種子萌發(fā)率、胚根和胚芽的長(zhǎng)度均得到提升,說(shuō)明H_2S信號(hào)可以改善高溫脅迫下玉米種子的萌發(fā)。用外源H_2S對(duì)玉米種子進(jìn)行浸種,高溫脅迫96 h后發(fā)現(xiàn)萌發(fā)玉米種子根和芽?jī)?nèi)脯氨酸(proline,Pro)、甜菜堿(glycine betaine,GB)和海藻糖(trehalose,Tre)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量上升,其代謝酶活性也發(fā)生了類似地變化。分別用外源Pro、GB和Tre對(duì)玉米種子浸種,高溫脅迫后發(fā)現(xiàn)萌發(fā)玉米種子萌發(fā)率、胚根和胚芽的長(zhǎng)度均得到提升,而外源施加Pro、GB和Tre的合成抑制劑3-氨基2,3-二氫苯甲酸(gabculine,Gab)、雙硫侖(disulfiram,Dis)和焦磷酸二氫二鈉(sodium pyrophosphate dibasic,Spd)則抑制這些效應(yīng),說(shuō)明滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)參與H_2S信號(hào)誘導(dǎo)的高溫脅迫下玉米種子萌發(fā)的改善。高溫處理對(duì)玉米種子萌發(fā)過(guò)程中胚根和胚芽?jī)?nèi)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase,GR)、愈創(chuàng)木酚過(guò)氧化物酶(guaiacol peroxidase,GPX)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)的活性均有不同程度的促進(jìn)作用,施加外源H_2S則可以使這些酶的活性進(jìn)一步提升,說(shuō)明外源H_2S可以提升高溫脅迫下萌發(fā)玉米種子中抗氧化酶的活性。類似地,外源H_2S處理可以提高萌發(fā)玉米種子胚根和胚芽?jī)?nèi)抗壞血酸(ascorbic acid,AsA)和谷胱甘肽(glutathione,GSH)等抗氧化劑的含量,并提高萌發(fā)玉米種子AsA與脫氫抗壞血酸(dehydroascorbic,DHA)的比值。說(shuō)明抗氧化系統(tǒng)參與H_2S信號(hào)誘導(dǎo)的高溫脅迫下玉米種子萌發(fā)的改善。綜上所述,H_2S信號(hào)可改善高溫脅迫下玉米種子的萌發(fā),滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧化系統(tǒng)在這種改善中起重要作用。
【學(xué)位單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S513
【部分圖文】：

1.1 硫化氫信號(hào)drogen sulfide，H2S)是一種無(wú)色有毒且具有臭雞蛋氣味素氧化酶、血紅蛋白、肌紅蛋白等含有亞鐵離子的蛋以被認(rèn)為是引起 2.5 億年前大規(guī)模物種滅絕的元兇[1]。物體內(nèi)的生理效應(yīng)開始逐漸得到認(rèn)可。20 世紀(jì) 80 年代的大腦中均被檢測(cè)出有低濃度的 H2S 存在[2]，人們開始作用及作用機(jī)理。研究表明，H2S 參與動(dòng)物的多種生理節(jié)，神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及舒張血管等[3]。90 年代中期，H繼一氧化碳(carbon monoxide，CO)和一氧化氮(nitric ox信號(hào)分子[4]。在植物中也得到類似的結(jié)論，在植物體內(nèi)氨酸脫硫基酶（L-cysteine desulfatase，LCD）、D-半胱ine desulfatase，DCD）、亞硫酸還原酶(sulfite reductas裂解酶(O-acetyl-L-erine(thiol)-lyae，OAS-TL)等酶途徑D-半胱氨酸、硫酸鹽和亞硫酸鹽等作為底物合成 H2S。

圖 1.2 植物體內(nèi)脯氨酸代謝途徑[39]Fig 1.2 The metabolic pathway of proline in plantsOAT: 鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶；GSA: 谷氨酰半縮醛；P5C:Δ1-吡咯林-5-羧酸；P5CR: Δ1-吡咯林-5-羧酸還原酶；ProDH: 脯氨酸脫氫酶；P5CS: Δ1-吡咯林-5-羧酸合成酶；P5CDH: 吡咯林-5-羧酸脫氫酶；GDH: 谷氨酸脫氫酶1.3.2.2 甜菜堿與植物的耐熱性作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，在植物對(duì)抗高溫脅迫的過(guò)程中，GB 也起到保護(hù)作用。例如，通過(guò)外源 GB 處理過(guò)的大麥幼苗，在高溫脅迫 10 天后地上部分水分含量明顯高于對(duì)照組，且葉片干重較大[40]。在植物體內(nèi)，GB 由膽堿經(jīng)過(guò)連續(xù)兩步氧化形成，膽堿經(jīng)過(guò)膽堿單加氧酶(choline monooxygenase，CMO)催化形成甜菜堿醛，再由甜菜堿醛脫氫酶(betaine aldehyde dehydrogenase，BADH)對(duì)甜菜堿醛進(jìn)行氧化形成 GB[41]。BADH 作為調(diào)控 GB 合成的關(guān)鍵酶(圖 1.3)，在植物面對(duì)高溫脅迫時(shí)，其活性會(huì)表現(xiàn)出明顯的提高。

圖 1.2 植物體內(nèi)脯氨酸代謝途徑[39]Fig 1.2 The metabolic pathway of proline in plants轉(zhuǎn)氨酶；GSA: 谷氨酰半縮醛；P5C:Δ1-吡咯林-5-羧酸；P5CR: Δ1-H: 脯氨酸脫氫酶；P5CS: Δ1-吡咯林-5-羧酸合成酶；P5CDH: 吡咯氨酸脫氫酶與植物的耐熱性節(jié)物質(zhì)之一，在植物對(duì)抗高溫脅迫的過(guò)程中，GB 也起到外源 GB 處理過(guò)的大麥幼苗，在高溫脅迫 10 天后地上部照組，且葉片干重較大[40]。在植物體內(nèi)，GB 由膽堿經(jīng)過(guò)堿經(jīng)過(guò)膽堿單加氧酶(choline monooxygenase，CMO)催化菜堿醛脫氫酶(betaine aldehyde dehydrogenase，BADH)對(duì) GB[41]。BADH 作為調(diào)控 GB 合成的關(guān)鍵酶(圖 1.3)，在植活性會(huì)表現(xiàn)出明顯的提高。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2820514