【摘要】：甜瓜是我國西北區(qū)一種重要的經(jīng)濟作物,適宜在弱酸性土壤中栽培,但是目前土壤鹽堿化現(xiàn)象嚴重,已經(jīng)成為一種主要的非生物脅迫影響植物的生長和發(fā)育。γ-氨基丁酸(GABA)對鹽堿脅迫下甜瓜幼苗的生長發(fā)育有一定的改善作用,然而關(guān)于GABA誘導(dǎo)提高甜瓜耐鹽堿性在細胞氧化還原信號和葉綠素代謝的關(guān)系方面還很少研究。因此,本文以不耐鹽的甜瓜品種“一品天下208”幼苗為試驗材料,采用水培種植,重點研究:外源GABA對鹽堿脅迫下甜瓜幼苗活性氧代謝的影響;外源GABA對鹽堿脅迫下甜瓜幼苗葉綠素代謝的影響;H_2O_2、GSH、AsA在外源GABA提高甜瓜幼苗抗鹽堿性的相互作用關(guān)系。主要結(jié)果如下:1.研究了鹽堿脅迫下,外源預(yù)噴施GABA和GABA合成抑制劑(3-MP)對甜瓜幼苗的生長及氧化損傷程度的影響。鹽堿脅迫引發(fā)活性氧過量累積,進而毒害細胞,導(dǎo)致膜脂過氧化產(chǎn)物大量產(chǎn)生,電解質(zhì)滲出,相對電導(dǎo)率升高,植株生長受到抑制,干鮮重減少,葉面積縮小,根系受到不同程度的生長抑制。外源噴施GABA能夠顯著緩解鹽堿脅迫引起的上述傷害作用,且對葉片活性氧的清除能力優(yōu)于根系。鹽堿脅迫下,抑制內(nèi)源GABA的合成會引起更嚴重的傷害,而在被抑制內(nèi)源GABA合成的植株上外源噴施GABA能在一定程度上緩解氧化傷害作用,但不能顯著緩解內(nèi)源GABA被抑制引起的對植株生長的抑制。綜上表明,GABA對于清除鹽堿脅迫下甜瓜幼苗的過量活性氧,維持膜的穩(wěn)定性及減緩植株生長受抑制等方面具有重要作用,內(nèi)源GABA的正常代謝對植物生長發(fā)育意義重大。2.研究了鹽堿脅迫下,外源預(yù)噴施GABA對甜瓜幼苗的抗氧化系統(tǒng)的影響。GABA在調(diào)控鹽堿脅迫下葉片和根系抗氧化系統(tǒng)中表現(xiàn)出不一致的調(diào)節(jié)效果。在葉片中外源GABA主要通過提高SOD活性以及促進AsA-GSH的循環(huán)來緩解氧化損傷,而在根系中,GABA對抗氧化系統(tǒng)的調(diào)控能力較弱。3.為探究H_2O_2、AsA和GSH在GABA誘導(dǎo)的甜瓜抗鹽堿性中的作用。利用H_2O_2、AsA和GSH的合成抑制劑{二甲基硫脲(DMTU),二苯基碘(DPI),丁硫氨酸亞胺(BSO)和丫啶黃素(AF)},研究H_2O_2、AsA和GSH在GABA誘導(dǎo)的甜瓜幼苗鹽堿脅迫耐性中的作用。H_2O_2、AsA和GSH都能緩解甜瓜鹽堿脅迫。抑制內(nèi)源H_2O_2的產(chǎn)生會減弱外源GABA對鹽堿脅迫的緩解作用,且在不受脅迫的條件下,外源GABA能夠在短時間內(nèi)迅速積累H_2O_2,在脅迫條件下外源GABA的施加降低了H_2O_2的含量。因此,H_2O_2,AsA和GSH對提高甜瓜幼苗鹽堿脅迫耐受性方面具有重要作用,H_2O_2可能作為一種信號物質(zhì)介導(dǎo)GABA調(diào)控鹽堿脅迫下活性氧代謝,而AsA和GSH更可能作為抗氧化劑來調(diào)控ROS的代謝。4.研究了鹽堿脅迫下,外源預(yù)噴施GABA對甜瓜幼苗的葉綠素合成的影響。鹽堿脅迫促進了葉綠素的積累,并且促進葉綠素合成中各個階段前體物質(zhì)的積累,但鹽堿脅迫只增加了ALAD基因的表達量,降低了PBGD、POR、CHLM、CHLG和CAO的表達量。隨鹽堿脅迫時間的增長,內(nèi)源谷氨酸不斷積累,內(nèi)源GABA的積累量下降,ALA的含量增加,這說明鹽堿脅迫可能促進了谷氨酸向ALA的轉(zhuǎn)化而抑制了向GABA的轉(zhuǎn)化。外源噴施GABA能夠降低鹽堿脅迫引發(fā)的葉綠素及其中間物質(zhì)的積累,使其水平更接近于正常值,緩解了由葉綠素合成中間物質(zhì)積累對甜瓜幼苗造成的光損傷,進而緩解了鹽堿脅迫。
【圖文】：

圖 1-1. 被子植物葉綠素合成過程（Beale 2005）Fig. 1-1 Chlorophyll synthesis process of angiosperms注： 指向間接產(chǎn)物， 指向直接產(chǎn)物，左邊方框中為右邊葉綠素合成路徑中未顯示出的中間產(chǎn)物，箭頭上所標的大寫字母為轉(zhuǎn)化過程中調(diào)控酶合成的基因。Note： points the indirect products, points the direct products, the contents of the left block diagrams referto the intermediate products which not shown in the Chlorophyll synthesis pathway of the right, the capital letters on thearrow marks refer to the genes coding the key enzymes involving in the Chlorophyll synthesis process.在受到水分脅迫后，由于 Chl 合成過程中的關(guān)鍵酶的調(diào)控基因下調(diào)，使 Chl 的早期生物合成降低，以此來阻止脅迫早期引起的四吡咯的積累帶來的氧化傷害（Vijay et al.2012）。當除草劑抑制原卟啉原氧化酶或反義 RNA 合成沉默鐵螯合酶的表達時，發(fā)現(xiàn)Proto IX 的積累導(dǎo)致葉壞死（Lee et al. 1989; Papenbrock et al. 2001）。在細菌、古細菌和植物中，ALA 是所有四吡咯的通用前體，對四吡咯生物合成的控制主要保證了足夠量的 Chl 和血紅素的形成，，并防止了代謝中間體的積累。由于它們的光化學(xué)性質(zhì)，積聚的游離四吡咯在光照條件下產(chǎn)生高活性的單線態(tài)氧并引起嚴重的光氧化損傷（op denCamp et al. 2003）。

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S652

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