本文選題：油菜素內(nèi)酯　切入點(diǎn)：氧化鋅納米顆粒　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：由于人類活動和工業(yè)迅猛發(fā)展的影響,土壤重金屬污染狀況日益嚴(yán)重。這不僅影響了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,也會直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。此外,隨著工業(yè)化水平的提高,越來越多新型的金屬納米顆粒進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中,它們除了自身的金屬特性外,還具有許多特有的物理化學(xué)特性,對環(huán)境和人類的帶來了新的威脅。植物在長期進(jìn)化的過程中形成了一套復(fù)雜的對抗重金屬脅迫的機(jī)制。植物可以通過調(diào)控體內(nèi)激素平衡和物質(zhì)代謝緩解重金屬毒害作用。因此,剖析植物激素和物質(zhì)代謝對重金屬及金屬納米顆粒脅迫抗性的調(diào)控機(jī)制,運(yùn)用激素和有益物質(zhì)物質(zhì)處理等手段增強(qiáng)蔬菜作物對重金屬及金屬納米顆粒脅迫的抗性,提高蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益,以及建立可持續(xù)農(nóng)業(yè)皆具有十分重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本文以番茄(SolanumlycopersicumL.)為植物材料,研究了油菜素內(nèi)酯(BR)在緩解氧化鋅納米顆粒(ZnO NPs)毒害中的作用;通過處理不同形態(tài)硒(Se)元素,研究了 Se對番茄生長和抗氧化能力的影響。最后,利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默技術(shù)(VIGS)研究了褪黑素在Se介導(dǎo)的番茄Cd脅迫抗性中的作用機(jī)制。所取得的主要研究結(jié)果如下:1.研究BR在緩解ZnO對番茄毒害中的作用。隨著ZnONPs濃度(10～100 mg/L)的增加,幼苗體內(nèi)Zn含量逐漸增加,幼苗的生長、生物量和根系活力逐漸下降。5 nMBR顯著緩解了 50 mg/L ZnO NPs引起的生長抑制。通過染色和定量的方法發(fā)現(xiàn),ZnO NPs大量增加了幼苗H202的積累,并造成幼苗膜脂過氧化,引起了氧化脅迫。BR處理之后明顯緩解了 ZnO NPs的氧化脅迫。與單獨(dú)ZnO NPs處理相比,BR添加之后進(jìn)一步加強(qiáng)了抗氧化物酶SOD、APX、CAT和GR的活性,提高了還原型谷胱甘肽(GSH)的含量及GSH:GSSG的比例。與之對應(yīng),在ZnO NPs脅迫下,BR顯著提高了抗氧化相關(guān)基因Cu/Zn SOD,CAT1,GSH1和GR1的表達(dá)。此外,BR還顯著減少了 ZnO NPs脅迫下番茄幼苗體內(nèi)Zn積累。這些結(jié)果充分表明,BR可以有效緩解ZnONPs對番茄幼苗的毒害。2.研究不同形態(tài)Se對番茄生長和抗氧化能力的影響。3μM不同形態(tài)Se化合物硒代半胱氨酸(Se-Cys)、Na2Se03和Na2Se04處理均提高了番茄的光合速率,促進(jìn)了番茄植株的生長和生物量的積累,而對照的含硫化合物3μM半胱氨酸(Cys)、Na2S03和Na2SO4對番茄生長的影響并不明顯。番茄根系對不同形態(tài)Se的吸收差異不大,但與Se-Cys和Na2SeO4處理相比,番茄對Na2SeO3的吸收效率較低,Na2SeO3處理后番茄葉片中的Se含量顯著低于Se-Cys和Na2SeO4處理。不同類型Se處理通過提高GPX的活性、GSH的含量以及GSH:GSSG的比例提高了番茄植株的總抗氧化能力,其中Se-Cys的作用最為顯著。不同類型Se處理顯著提高了褪黑素合成基因的表達(dá)和番茄內(nèi)源褪黑素以及其前體物質(zhì)色胺和5羥色胺的含量。這些結(jié)果充分表明,不同形態(tài)Se處理促進(jìn)了番茄植株的生長,提高了植物的抗氧化能力,并且Se-Cys處理效果最優(yōu),Na2SeO3處理效果最弱。3.研究褪黑素在Se介導(dǎo)的番茄鎘(Cd)脅迫抗性中的作用機(jī)理。Se-Cys、Na2SeO3和Na2SeO4三種不同形態(tài)的Se都緩解了番茄Cd脅迫,其中Se-Cys對緩解番茄Cd毒害效果最好。此外,外源添加Se-Cys和褪黑素通過提高內(nèi)源褪黑素水平顯著增強(qiáng)了番茄植株Cd抗性,緩解了 Cd脅迫引起的生長抑制,光抑制和電解質(zhì)溢出。然而,色氨酸脫羧酶基因(TDC)沉默抑制了 Se介導(dǎo)的番茄植株Cd抗性。Se-Cys處理提高了對照植株體內(nèi)谷胱甘肽(GSH)和植物螯合肽(PCs)的含量以及GSH和PCs合成基因GSH1和PCS的表達(dá),但是Se-Cys的作用在TDC沉默植株中被抑制。我們的結(jié)果表明褪黑素通過調(diào)控Cd的解毒,參與了Se介導(dǎo)的番茄Cd脅迫抗性。
[Abstract]:Due to the influence of human activities and the rapid development of industry, the status of soil heavy metal pollution is increasingly serious. This not only affects the sustainable development of agriculture in our country, will directly affect the quality and safety of agricultural products. In addition, with the progress of industrialization, more and more new metal nano particles into the environment, in addition to their own characteristics of the outer metal also, has many unique physical and chemical properties of the environment and human beings brought new threats. The plant has formed a complex mechanism against heavy metal stress during the long-term evolution. Plants can alleviate heavy metal toxicity by regulating hormone balance and metabolism. Therefore, the analysis of plant hormones and regulation mechanism metabolism on stress resistance of heavy metals and metal nanoparticles, use of hormone and beneficial substances enhanced treatment of heavy metal in vegetable crops The resistance of metal nanoparticles and stress, improve vegetable yield, quality and economic benefits, has very important scientific and practical significance as well as the establishment of sustainable agriculture. In this paper, tomato (SolanumlycopersicumL.) as plant material, the effect of Brassinolide (BR) in relief Zinc Oxide (ZnO NPs) nanoparticles toxicity effect; through the treatment of different forms of selenium (Se) elements, the effects of Se on growth and antioxidant capacity of tomato. Finally, using virus induced gene silencing (VIGS) on the mechanism of resistance of melatonin in Se mediated tomato Cd stress. The main results are as follows: 1. the study of BR in remission effect of ZnO on Tomato toxicity in. As the concentration of ZnONPs (10~100 mg/L) increased the Zn content of seedlings increased, seedling growth, biomass and root activity decreased,.5 nMBR significantly relieved 50 m G/L ZnO growth inhibition by NPs. Through the method of staining and quantitative ZnO NPs found a large increase in the accumulation of H202 and seedling, seedlings caused by membrane lipid peroxidation, causing oxidative stress after.BR treatment significantly alleviated the oxidative stress of ZnO NPs. Compared with ZnO alone NPs, BR added after the further strengthening of the antioxidant enzyme SOD, APX, CAT and GR activity, increased glutathione (GSH) content and GSH:GSSG ratio. In contrast, in ZnO under the stress of NPs, BR significantly increased the antioxidant related gene Cu/Zn, SOD, CAT1, expression of GSH1 and GR1. In addition, BR also significantly reduced ZnO NPs under the stress of Zn accumulation in tomato seedlings. These results indicate that BR can effectively alleviate the toxicity of.2. ZnONPs on Tomato Seedling of different forms of Se effect on the growth and antioxidant capacity of tomato.3 M of different forms of selenocysteine (Se compounds Se-Cys, Na2Se03 and Na2Se04) treatment increased the tomato photosynthetic rate, promote the growth and biomass accumulation of tomato plants, and sulfur compounds control 3 M cysteine (Cys), Na2S03 and Na2SO4 on the growth of tomato was not obvious. The absorption difference in tomato roots of different forms of Se, but compared with Se-Cys and Na2SeO4, the absorption efficiency of tomato Na2SeO3 is lower, the content of Se in tomato leaves after Na2SeO3 treatment was significantly lower than that of Se-Cys and Na2SeO4. The different types of the activity of GPX increased by Se treatment, the content of GSH and GSH: GSSG to increase the proportion of the total antioxidant capacity of tomato plants, the effect of Se-Cys is the most significant. Different types of Se significantly increased the gene expression and synthesis of melatonin and melatonin content of the tomato endogenous precursors tryptamine and 5 HT. These results indicate that the different shape Se treatment promoted tomato growth, improve the plant antioxidant capacity, and Se-Cys was the most effective, the treatment effect of Na2SeO3.3. on the weakest of melatonin in tomato cadmium mediated by Se (Cd) stress mechanism of.Se-Cys resistance, Na2SeO3 and Na2SeO4 with three different forms of Se are alleviated Cd stress in tomato among them, Se-Cys to alleviate Cd toxicity effect of tomato is best. In addition, exogenous Se-Cys and endogenous melatonin melatonin levels significantly enhanced by improving tomato Cd resistance, alleviate Cd stress caused growth inhibition, photoinhibition and electrolyte overflow. However, Tryptophan Decarboxylase (TDC) gene silencing mediated by Se in tomato plant resistance to Cd.Se-Cys increased the control of plant glutathione (GSH) and phytochelatins (PCs) content and the expression of GSH and PCs synthesis genes GSH1 and PCS, but the role of Se-Cys in TD The C silencing plants were suppressed. Our results showed that melatonin was involved in the Se mediated resistance to tomato Cd stress by regulating the detoxification of Cd.

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S641.2

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本文編號：1710609