【摘要】：低溫和干旱是常見(jiàn)的環(huán)境脅迫因子,影響自然界中植物的分布、生長(zhǎng)發(fā)育以及全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并威脅食品安全。番茄(Solanum lycopersicum)是一種重要的園藝作物,世界范圍內(nèi)番茄(果實(shí))需求量大,但番茄的生長(zhǎng)和發(fā)育極易受低溫和干旱影響,造成產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降。因此,研究提高番茄的抗寒性和抗旱性對(duì)于保障番茄的可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。研究證明,褪黑素在植物中具有重要的作用,參與調(diào)控生長(zhǎng)、發(fā)育以及脅迫響應(yīng)等過(guò)程的調(diào)控。目前,褪黑素調(diào)控番茄抗寒性和抗旱性機(jī)理研究尚不多見(jiàn)。本研究以番茄為試驗(yàn)材料,通過(guò)測(cè)定低溫和水分脅迫下番茄葉片的光合能力、非光化學(xué)猝滅水平、抗氧化系統(tǒng)、冷響應(yīng)基因表達(dá)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累、表皮蠟質(zhì)積累以及葉片滲透勢(shì)等,研究褪黑素對(duì)番茄低溫脅迫和水分脅迫的緩解作用,并探討了其機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:1.褪黑素緩解低溫對(duì)番茄植株的傷害。褪黑素預(yù)處理可以顯著提高低溫脅迫下番茄植株的光合能力,緩解由低溫引起的氧化脅迫,表現(xiàn)在褪黑素處理可以降低丙二醛含量和電解質(zhì)滲透率;提高低溫脅迫下番茄抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)的含量,增強(qiáng)了番茄的抗氧化能力;褪黑素促進(jìn)番茄景天庚酮糖二磷酸酶基因的表達(dá)并維持低溫脅迫下景天庚酮糖二磷酸酶的活性,有助于改善低溫脅迫下番茄葉片的光合能力;褪黑素顯著誘導(dǎo)了低溫脅迫下番茄冷響應(yīng)基因的表達(dá),可溶性糖和脯氨酸的積累,對(duì)于提高番茄的抗寒性起著重要的作用。2.褪黑素緩解低溫脅迫下番茄的光抑制。褪黑素處理促進(jìn)低溫脅迫下番茄葉片葉黃素循環(huán)中紫黃質(zhì)脫環(huán)氧化酶基因的表達(dá)和紫黃質(zhì)脫環(huán)氧化酶輔助因子抗壞血酸的含量,以此提高紫黃質(zhì)脫環(huán)氧化酶的活性。紫黃質(zhì)脫環(huán)氧化酶活性的提高引起葉黃素脫環(huán)氧化水平增加,由此提高了非光化學(xué)猝滅水平,緩解番茄低溫脅迫引起的光抑制。3.褪黑素緩解番茄水分脅迫。褪黑素顯著提高了干旱條件下番茄的光合能力和降低了干旱誘導(dǎo)的氧化傷害;提高了番茄的抗氧化能力;褪黑素促進(jìn)了番茄葉片表皮蠟質(zhì)合成基因的表達(dá),增加了葉片表皮蠟質(zhì)的含量,減少了葉片非氣孔水分散失;褪黑素明顯的改變了水分脅迫下番茄老葉和幼葉之間的滲透勢(shì)梯度。這些結(jié)果說(shuō)明,褪黑素處理有助于緩解番茄的水分脅迫。4.褪黑素可能依賴(lài)ABA調(diào)控水分脅迫下番茄的抗氧化能力。褪黑素顯著降低了干旱誘導(dǎo)的氧化傷害,明顯的提高了番茄葉片的抗氧化能力,而用ABA生物合成抑制劑氟啶酮處理番茄后,褪黑素對(duì)番茄的影響減小。氟啶酮處理后,褪黑素對(duì)水分脅迫下番茄葉片中丙二醛的含量、電解質(zhì)滲透率以及抗氧化酶的影響明顯減小,說(shuō)明褪黑素可能依賴(lài)于ABA來(lái)提高番茄的抗氧化能力。
[Abstract]:Low temperature and drought are common environmental stress factors, which affect the distribution, growth and development of plants in nature, as well as global agricultural production and threaten food safety. Tomato (Solanum lycopersicum) is an important horticultural crop. Tomato (fruit) is in great demand all over the world. However, the growth and development of tomato are easily affected by low temperature and drought, resulting in lower yield and lower quality. Therefore, it is of great significance to improve the cold resistance and drought resistance of tomato to ensure the sustainable production of tomato. Melatonin plays an important role in plant growth, development and stress response. At present, the mechanism of melatonin regulating cold resistance and drought resistance of tomato is rare. In this study, tomato was used as experimental material. The photosynthetic ability, non-photochemical quenching level, antioxidant system, cold response gene expression and osmotic regulatory substance accumulation in tomato leaves were measured under low temperature and water stress. The effects of melatonin on tomato low temperature stress and water stress were studied and its mechanism was discussed. The main results are as follows: 1. Melatonin alleviates the injury of tomato plants caused by low temperature. The pretreatment of melatonin could significantly improve the photosynthetic ability of tomato plants under low temperature stress and alleviate the oxidative stress caused by low temperature, which showed that melatonin treatment could reduce the content of malondialdehyde and electrolyte permeability. The activities of antioxidant enzymes and the contents of non-enzymatic antioxidants in tomato under low temperature stress were increased, and the antioxidant capacity of tomato was enhanced. Melatonin promoted the expression of Jingtian heptanone glycosyldiphosphatase gene and maintained the activity of Jingtian heptanone glycosyldiphosphatase under low temperature stress, which was helpful to improve the photosynthetic ability of tomato leaves under low temperature stress. Melatonin significantly induced the expression of cold response genes and the accumulation of soluble sugar and proline in tomato under low temperature stress, which played an important role in improving the cold resistance of tomato. 2. Melatonin alleviated the photoinhibition of tomato under low temperature stress. Melatonin treatment promoted the expression of Purple lutein Decyclooxygenase gene and the content of ascorbic acid in lutein cycle of tomato leaves under low temperature stress, so as to improve the activity of purple lutein de-cyclooxygenase. The increase of the activity of violaxanthin deepoxylase caused the increase of lutein deepoxidation level, which increased the non-photochemical quenching level and alleviated the photoinhibition induced by low temperature stress of tomato. 3. Melatonin alleviated tomato water stress. Melatonin significantly increased the photosynthetic capacity of tomato under drought conditions and decreased the oxidative injury induced by drought, and increased the antioxidant capacity of tomato. Melatonin promoted the expression of epidermal wax synthesis gene, increased the content of epidermal wax, and reduced the loss of non-stomatal moisture in tomato leaves. Melatonin significantly changed the osmotic potential gradient between old and young leaves of tomato under water stress. These results suggest that melatonin treatment can alleviate water stress in tomato. 4. 4. Melatonin may depend on ABA to regulate the antioxidant capacity of tomato under water stress. Melatonin significantly reduced the oxidative damage induced by drought and significantly increased the antioxidant ability of tomato leaves. However, the effect of melatonin on tomato was decreased after treated with ABA biosynthesis inhibitor flurazone. The effects of melatonin on malondialdehyde (MDA) content, electrolyte permeability and antioxidant enzymes in tomato leaves were significantly decreased after treatment with flurazone, suggesting that melatonin may depend on ABA to improve the antioxidant capacity of tomato.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S641.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蔣能群;奇妙的保健因子——褪黑素[J];乳業(yè)科學(xué)與技術(shù);2001年02期

2 黃群山;王建辰;;褪黑素及其在羊季節(jié)性繁殖中的作用[J];國(guó)外獸醫(yī)學(xué).畜禽疾病;1991年01期

3 占今舜;張彬;;淺談褪黑素在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];飼料博覽;2011年07期

4 張娜;張海軍;楊榮超;黃韞宇;郭仰東;;褪黑素在植物中的功能研究進(jìn)展[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2012年09期

5 左佳琦;謝佳恒;薛宇軒;馮歡;徐佳妮;黃萱;;褪黑素對(duì)緩解植物逆境脅迫作用的研究進(jìn)展[J];基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué);2014年03期

6 劉淑英,齡南;褪黑素生理作用的研究進(jìn)展[J];動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展;2005年07期

7 趙國(guó)先;李娜;宋海彬;馬可為;;褪黑素對(duì)動(dòng)物的免疫調(diào)節(jié)作用[J];中國(guó)飼料;2008年15期

8 代國(guó)杰;朱建津;高琳琳;單立娟;;褪黑素對(duì)小鼠抗氧化作用的影響[J];食品工業(yè)科技;2010年03期

9 張娜;張海軍;楊榮超;黃韞宇;郭仰東;;褪黑素及其在植物中的功能研究進(jìn)展(英文)[J];Agricultural Science & Technology;2012年09期

10 徐芳;周海鵬;郭早霞;于宏安;袁玉川;鞏智剛;王玉華;;植物褪黑素及其抗逆性研究[J];基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué);2013年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 石瓊;孫儒泳;張崇理;許榮昆;;人體中褪黑素的生理作用[A];中國(guó)動(dòng)物科學(xué)研究——中國(guó)動(dòng)物學(xué)會(huì)第十四屆會(huì)員代表大會(huì)及中國(guó)動(dòng)物學(xué)會(huì)65周年年會(huì)論文集[C];1999年

2 賈嬌;楊紅;;褪黑素及褪黑素能類(lèi)藥物臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第十次全國(guó)精神醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2012年

3 葉曉華;懷佳萍;孫學(xué)成;徐曉;吳建勝;;褪黑素通過(guò)調(diào)節(jié)白介素22改善重癥急性胰腺炎相關(guān)性肺損傷[A];2013第六屆浙江省消化病學(xué)術(shù)大會(huì)論文匯編[C];2013年

4 袁崇剛;施英唐;何令;;持續(xù)光照和褪黑素對(duì)小鼠骨髓細(xì)胞周期的影響[A];動(dòng)物學(xué)專(zhuān)輯——上海市動(dòng)物學(xué)會(huì)2000年年會(huì)論文集[C];2000年

5 劉志民;劉志民;趙瑛;陸祖謙;沈玉美;談雯;彭樹(shù)勛;;褪黑素受體在體內(nèi)分布及信息傳導(dǎo)通路的研究[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)第六次全國(guó)內(nèi)分泌學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2001年

6 徐峰;王芳;李經(jīng)才;;褪黑素睡眠調(diào)節(jié)作用的神經(jīng)機(jī)制[A];中國(guó)生理學(xué)會(huì)肥胖的臨床與基礎(chǔ)暨神經(jīng)免疫內(nèi)分泌學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要匯編[C];2003年

7 何穎;李經(jīng)才;;褪黑素對(duì)學(xué)習(xí)、記憶的作用研究進(jìn)展[A];2004全國(guó)時(shí)間生物醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 邱旭升;邱勇;陳暉;孫旭;鄧亮生;鄭振耀;;青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者褪黑素信號(hào)傳導(dǎo)通路的初步研究[A];第八屆全國(guó)脊柱脊髓損傷學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2007年

9 吳建勝;懷佳萍;邵穎穎;孫學(xué)成;金尹;黃智銘;;褪黑素通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)改善急性壞死性胰腺炎[A];2012年浙江省內(nèi)科學(xué)年會(huì)論文集[C];2012年

10 王衛(wèi)民;肖國(guó)民;裘五四;吳建躍;程軍;姜啟周;徐海松;張眉;方蓉;;顱腦損傷昏迷患者血清褪黑素變化的臨床研究初步報(bào)告[A];2009年浙江省神經(jīng)外科學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 方舟子 留美學(xué)者，，生物化學(xué)博士;褪黑素究竟有多神奇？[N];經(jīng)濟(jì)觀察報(bào);2007年

2 蘋(píng)果;未成年人不宜服褪黑素治失眠[N];中國(guó)婦女報(bào);2012年

3 李玉霞;“褪黑素”保健品不要隨便吃[N];中國(guó)人口報(bào);2004年

4 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所教授　張均田;含褪黑素保健品的功效[N];光明日?qǐng)?bào);2002年

5 ;褪黑素安全否看看專(zhuān)家怎么說(shuō)[N];健康報(bào);2002年

6 美國(guó)北達(dá)科他大學(xué)醫(yī)學(xué)院 任駿 張曉;褪黑素：現(xiàn)狀與前景[N];健康報(bào);2002年

7 任駿 張曉;不必濫用褪黑素[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

8 本報(bào)記者 黃萱;“褪黑素”到底是什么[N];人民政協(xié)報(bào);2002年

9 本文由香港麥迪信醫(yī)學(xué)出版有限公司供稿;褪黑素長(zhǎng)期服用安全嗎？用于兒童可靠嗎？[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2003年

10 主任醫(yī)師 呂斌;褪黑素使用過(guò)量會(huì)影響生育[N];衛(wèi)生與生活報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 蔣婷婷;褪黑素對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變的保護(hù)作用及機(jī)制研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 郭攀;褪黑素保護(hù)鎘暴露所致肝毒性效應(yīng)的機(jī)制探討[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2015年

3 李吉國(guó);褪黑素對(duì)牙髓炎TLR4、NF-κB調(diào)節(jié)機(jī)制的相關(guān)研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2015年

4 徐永鵬;褪黑素對(duì)1-溴丙烷引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷保護(hù)作用及機(jī)制研究[D];山東大學(xué);2016年

5 唐立;褪黑素在實(shí)驗(yàn)性主動(dòng)脈瘤模型中的應(yīng)用及其機(jī)制研究[D];南京大學(xué);2015年

6 王日雄;基于胃癌血管生成的褪黑素核受體作用靶點(diǎn)研究[D];福建醫(yī)科大學(xué);2014年

7 龐云渭;褪黑素抑制牛卵母細(xì)胞及體外受精胚胎氧化損傷的作用機(jī)制[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2016年

8 李孟奇;番茄中油菜素內(nèi)酯緩解氧化鋅納米顆粒脅迫及褪黑素在硒誘導(dǎo)鎘脅迫抗性中的作用機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2016年

9 須文;褪黑素在調(diào)控番茄耐熱性中的作用及機(jī)制[D];浙江大學(xué);2016年

10 蒲勇;褪黑素對(duì)豬腔前卵泡體外發(fā)育的影響及機(jī)制研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王江波;褪黑素、鈣調(diào)蛋白在特發(fā)性脊柱側(cè)凸模型中的相互作用[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

2 馬賽君;線(xiàn)粒體凋亡途徑參與褪黑素誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞凋亡[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

3 趙景新;血液透析患者褪黑素水平與氧化應(yīng)激、炎癥狀態(tài)及睡眠質(zhì)量相關(guān)性分析[D];河北醫(yī)科大學(xué);2015年

4 劉帥;褪黑素對(duì)缺氧缺血所致的新生大鼠未成熟腦白質(zhì)損傷的干預(yù)作用[D];鄭州大學(xué);2015年

5 胡奇珍;褪黑素抑制酒精性脂肪肝的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[D];安徽醫(yī)科大學(xué);2015年

6 毛琳;不同尺寸納米三氧化鎢致小鼠肝腎毒性研究以及褪黑素的保護(hù)作用[D];華中師范大學(xué);2015年

7 張笑哲;褪黑素對(duì)氧化應(yīng)激條件下ARPE-19細(xì)胞與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)體系的作用研究及機(jī)制探討[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

8 肖志勇;新型褪黑素受體激動(dòng)劑Neu-240改善帕金森模型大小鼠運(yùn)動(dòng)功能損傷[D];南華大學(xué);2015年

9 胡春利;褪黑素通過(guò)Reelin信號(hào)通路對(duì)Aβ_(1-42)介導(dǎo)的神經(jīng)退行性變的保護(hù)作用[D];遼寧醫(yī)學(xué)院;2015年

10 李偉;外源褪黑素對(duì)超低溫冷凍小鼠成熟卵母細(xì)胞發(fā)育潛力的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2410830