本文選題：鋁毒 + 小麥　； 參考：《浙江大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：全球約30%的土地面積和50%的潛在可耕地面積為pH低于5.5的酸性土壤。在我國,酸性土壤約占全國土地面積的22.7%。鋁毒被認(rèn)為是酸性土壤上限制作物生長最重要的障礙因子,它首先抑制根系伸長,進(jìn)而抑制根系對水分和養(yǎng)分的吸收,降低酸性土壤上農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。關(guān)于植物鋁毒害和耐性機(jī)制已有大量研究,但是對植物鋁毒脅迫適應(yīng)過程中的信號調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚。多胺是一類低分子量脂肪族含氮堿,參與了植物對逆境脅迫響應(yīng)的信號調(diào)控過程,但是關(guān)于多胺在植物鋁脅迫響應(yīng)的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。本論文以西矮麥1號(耐鋁基因型)和揚(yáng)麥5號(鋁敏感基因型)為材料,圍繞鋁脅迫下根尖內(nèi)源多胺的含量和形態(tài)變化、鋁誘導(dǎo)的游離態(tài)腐胺(Put)積累對根尖細(xì)胞壁性質(zhì)的影響、Put對鋁脅迫下根尖多胺氧化酶活性的影響、Put對鋁脅迫下根尖乙烯產(chǎn)生的影響、鋁誘導(dǎo)的束縛態(tài)Put積累等過程及其與小麥耐鋁性的關(guān)系進(jìn)行了研究。取得的主要結(jié)果如下：(1)本試驗(yàn)研究了鋁脅迫下2個(gè)小麥基因型根尖多胺種類、形態(tài)和含量以及ROS產(chǎn)生、氧化損傷程度和根系伸長的變化。結(jié)果表明,隨著鋁處理濃度的提高和時(shí)間的延長根系伸長逐漸降低,但西矮麥1號顯著高于揚(yáng)麥5號。30μM鋁處理24 h后,2個(gè)小麥基因型根尖鋁含量以及H2O2、O2·-、ROS、MDA、Evens blue吸收量及染色程度均顯著升高,揚(yáng)麥5號顯著高于西矮麥1號。鋁脅迫下西矮麥1號根尖Put總量、游離態(tài)、結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)Put含量均隨鋁處理時(shí)間延長而有不同程度的增加；而揚(yáng)麥5號根尖Put總量和游離態(tài)Put含量僅在12h后增加且增幅小于西矮麥1號,其結(jié)合態(tài)Put變化與西矮麥相似,束縛態(tài)Put含量則無明顯變化。相反,西矮麥1號和揚(yáng)麥5號根尖總Spd和游離態(tài)Spd令量均隨鋁處理時(shí)間延長而顯著降低,且后者降幅較大；二者根尖結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)Spd含量均無顯著變化。鋁脅迫下根尖精氨酸脫羧酶(ADC)活性顯著升高,添加ADC競爭性抑制劑(D-Arg)加劇了鋁誘導(dǎo)的氧化損傷,且對西矮麥1號毒害尤為嚴(yán)重。因此,鋁誘導(dǎo)依賴于ADC的游離態(tài)Put含量增加及其向束縛態(tài)的轉(zhuǎn)化是小麥耐鋁性的重要機(jī)制,而游離態(tài)Spd含量降低可能與小麥鋁敏感性有關(guān)。(2)通過Put及其合成抑制劑處理,研究了鋁誘導(dǎo)積累的游離態(tài)Put對根尖細(xì)胞壁組分和性質(zhì)的影響及其與耐鋁性的關(guān)系。結(jié)果表明,外源Put處理可顯著增加2個(gè)小麥基因型根尖游離態(tài)Put含量,緩解鋁對小麥根系伸長的抑制,降低根尖細(xì)胞壁鋁含量,且對揚(yáng)麥5號緩解效果更顯著。而添加ADC抑制劑(D-Arg)在抑制Put合成的同時(shí)加劇了鋁對耐性基因型根系伸長的抑制及鋁在根尖的積累。Put及其合成抑制劑(D-Arg)對鋁脅迫下小麥根系蘋果酸分泌及根際pH均無顯著影響。鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖細(xì)胞壁果膠、半纖維素1和2的含量顯著增加,果膠甲酯化程度顯著降低；而西矮麥1號根尖果膠含量無顯著變化,半纖維素1和2增幅及果膠甲酯化程度降幅較小。D-Arg處理進(jìn)一步增加了鋁脅迫下細(xì)胞壁各組分含量及果膠去甲酯化程度。Put處理則顯著降低了2個(gè)小麥基因型根尖細(xì)胞壁各組分的含量,增加了果膠甲酯化程度,且在揚(yáng)麥5號中更為顯著。免疫熒光定位的結(jié)果也表明,Put處理顯著提高了小麥根尖高甲酯化程度果膠含量,降低了甲酯化程度果膠含量。表明,鋁脅迫下依賴于ADC的Put積累可通過降低細(xì)胞壁多糖含量,增加果膠甲酯化程度,減少鋁在細(xì)胞壁的積累,從而增強(qiáng)小麥的耐鋁性。(3)采用Put和胺氧化酶抑制劑等藥理學(xué)方法,研究了鋁脅迫下小麥根尖多胺氧化分解與氧化脅迫的關(guān)系以及Put的調(diào)控作用。結(jié)果表明,鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖MDA、Evens blue吸收量以及脂氧合酶活性顯著高于西矮麥1號；而Put和多胺氧化酶(PAO)抑制劑(GZT、DADD)可顯著緩解鋁引起的氧化損傷。對胺氧化酶活性的測定和亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示,鋁脅迫下?lián)P麥5號根尖細(xì)胞壁結(jié)合態(tài)PAO活性在鋁處理3h顯著提高,且隨處理時(shí)間的延長逐漸增加,而西矮麥1號則變化幅度較小。鋁脅迫下根尖H202的產(chǎn)生與細(xì)胞壁結(jié)合態(tài)PAO活性的變化趨勢相似,外源添加Put和PAO抑制劑(GZT、DADD)可顯著降低H202的積累,且在揚(yáng)麥5號中效果更顯著。Put可顯著抑制NADPH氧化酶活性,但PAO抑制劑(GZT、DADD)對其無顯著影響�？梢�,除了質(zhì)膜NADPH氧化酶外,細(xì)胞壁結(jié)合態(tài)PAO也是鋁脅迫下小麥根尖H202的重要來源。Put通過抑制細(xì)胞壁結(jié)合態(tài)PAO和質(zhì)膜NADPH氧化酶活性,進(jìn)而降低H202水平和氧化脅迫程度,從而緩解鋁對小麥的毒害。(4)運(yùn)用Put、乙烯供體及其合成或識別相關(guān)抑制劑,研究了Put對鋁脅迫下不同耐鋁基因型小麥根尖乙烯釋放的調(diào)控作用及其機(jī)理。結(jié)果表明,Put可有效緩解鋁對小麥根系生長的抑制,且在揚(yáng)麥5號中效果更顯著。乙烯供體(乙烯利、ACC)加劇了鋁對根系伸長的抑制程度,乙烯合成抑制劑(AVG、CoCl2)及識別阻斷劑(AgNO3)則顯著緩解了鋁對根系伸長的抑制。根尖乙烯釋放對鋁脅迫響應(yīng)具有顯著的基因型差異,敏感基因型在鋁脅迫1h根尖乙烯釋放速率顯著增加,且在3h達(dá)到峰值,而耐鋁基因型根尖乙烯響應(yīng)時(shí)間晚且釋放速率較小。Put和乙烯合成抑制劑(AVG、CoCl2)可顯著抑制鋁誘導(dǎo)的乙烯釋放,且揚(yáng)麥5號的降幅更大。鋁處理3h后小麥根尖ACC合成酶(ACS)和ACC氧化酶(ACO)活性均顯著增加,且揚(yáng)麥5號增幅更大；Put處理顯著抑制了ACS的活性及其產(chǎn)物ACC的含量,但對ACO活性無顯著影響。表明,鋁脅迫下根尖乙烯的快速釋放是小麥根系伸長受鋁抑制的重要原因,Put可通過抑制乙烯合成關(guān)鍵酶ACS的活性,減少鋁誘導(dǎo)的乙烯釋放,緩解鋁對小麥根系伸長的抑制。(5)通過轉(zhuǎn)谷酰胺酶(束縛態(tài)Put合成的關(guān)鍵酶)專一性抑制劑菲咯啉(o-phen)處理,研究了鋁脅迫下小麥根尖束縛態(tài)Put對抗氧化酶的調(diào)控作用及其與耐鋁性的關(guān)系。結(jié)果表明,鋁脅迫下西矮麥1號根尖束縛態(tài)Put含量顯著提高,而揚(yáng)麥5號中無明顯變化；o-phen可顯著降低西矮麥1號根尖束縛態(tài)Put的積累。鋁脅迫下西矮麥1號根尖ROS積累、細(xì)胞膜透性、膜脂過氧化、蛋白質(zhì)氧化、胼胝質(zhì)積累以及根系伸長受抑的程度顯著輕于揚(yáng)麥5號,而o-phen處理顯著加劇了西矮麥1號根尖ROS積累和氧化損傷程度。鋁脅迫誘導(dǎo)西矮麥1號和揚(yáng)麥5號根尖SOD、CAT和APX等抗氧化酶活性提高,但前者顯著高于后者；外源o-phen處理后西矮麥1號根尖SOD、CAT、APX活性顯著降低,但揚(yáng)麥5號無顯著變化。表明,鋁誘導(dǎo)產(chǎn)生的束縛態(tài)Put主要通過增強(qiáng)根尖抗氧化酶活性,降低ROS的積累,從而減輕鋁脅迫導(dǎo)致的氧化損傷對小麥根系伸長的抑制。
[Abstract]:The effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress , and the effect of Put on root tip polyamine oxidase activity under aluminum stress were studied .
In contrast , both the total Spd and the free Spd in the apical total Spd and the free Spd of Yangmai No . 1 and Yangmai 5 decreased significantly with the time of aluminum treatment , and the latter decreased greatly .
The effect of aluminium on root elongation of wheat roots and its relationship with aluminium resistance were studied . The results showed that the addition of D - Arg could increase the content of root elongation of wheat root tip and decrease the content of root tip cell wall aluminium . The results showed that the content of free Put and its synthesis inhibitor ( D - Arg ) could increase the root elongation of wheat root tip and the accumulation of aluminium in root tip .
The results showed that the content of Pectin in the apical cell wall of wheat genotypes was increased , the content of methyl ester was increased , and the content of Pectin methyl ester was increased . The results of immunofluorescence showed that the content of Pectin in the apical cell wall of wheat was increased , the content of methyl ester was increased , and the content of Pectin methyl ester was decreased .
The effect of Put and Polyamine Oxidase ( GZT , DADD ) on root elongation of wheat under aluminum stress was observed .
The results showed that the fast release of root tip ethylene under aluminum stress was the important reason for the elongation of wheat root elongation under aluminum stress .
o - phen can significantly reduce the accumulation of putput in the root tip of short wheat 1 . Under aluminum stress , the accumulation of ROS , membrane permeability , membrane lipid peroxidation , protein oxidation , callose accumulation and root elongation are significantly less than that of Yangmai 5 , while o - phen treatment significantly increases the accumulation and oxidative damage degree of root tip ROS of Xai wheat No . 1 . The activities of antioxidant enzymes such as SOD , CAT and APX in the root tips of Xai mai 1 and Yangmai 5 are increased significantly under aluminum stress , but the former is significantly higher than that of the latter .
The activity of superoxide dismutase ( SOD ) , CAT ( CAT ) and APX ( APX ) decreased significantly after exogenous o - phen treatment , but no significant change was found in Yangmai 5 .

【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】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1879349