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外源一氧化氮缓解黄瓜幼苗碱胁迫机理的研究

作　者: 高忠喜
导　师: 史庆华
学　校: 山东农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 黄瓜 碱胁迫 NO 基因表达谱 缓解效应
分类号: S642.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


黄瓜（Cucumis sativus L.）是我国最重要的蔬菜作物之一，在露地栽培和设施栽培中均可能会受到碱胁迫的影响，易造成生产上大幅度减产。研究表明，一氧化氮（NO）在提高植物的抗逆能力，缓解环境胁迫方面具有重要作用。然而，迄今为止，关于NO缓解黄瓜碱胁迫机理尚缺乏深入研究。因此，研究外源NO对黄瓜碱胁迫的影响具有重要的理论和实践意义。本文以硝普钠（SNP）作为外源NO供体，以NaHCO3处理模拟碱性环境，采用营养液培养的方法，从生长、生理、和基因表达三个方面系统的研究了外源NO对黄瓜碱胁迫的缓解效应，并对其机理进行了探讨，以期为提高黄瓜耐碱性提供一定的理论基础。主要研究结果如下：1.30mmol·L-1NaHCO3处理明显导致了黄瓜叶片黄化，抑制了植株的生长，降低了植株地上部和地下部的干鲜重，而添加100μmol·L-1外源NO供体硝普钠（SNP）可显著缓解NaHCO3胁迫下黄瓜叶片的黄化症状，促进植株的生长，提高植株地上部和地下部的干鲜重。2.30mmol·L-1NaHCO3处理显著诱导了黄瓜叶片中过氧化氢（H2O2）和硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）的积累，导致了严重的电解质外渗，提高了脯氨酸和可溶性糖的含量，降低了SOD等抗氧化酶活性及Fe2+螯合能力。NaHCO3胁迫使线粒体及叶绿体超微结构，以及整个细胞膜系统受到严重破坏。外源添加100μmol·L-1SNP提高了NaHCO3胁迫下黄瓜叶片中活性氧清除酶类的活力，Fe2+螯合能力，和营养元素的含量，降低了脂质过氧化及膜系统破坏程度。同时，SNP处理可有效提高NaHCO3胁迫下黄瓜叶片中乙酸、苹果酸、柠檬酸的含量，而对草酸和琥珀酸的含量无明显影响。3.利用高通量测序技术，测定了NaHCO3处理和NaHCO3+SNP处理两个黄瓜叶片样品中全部基因的表达情况，并对其进行比较，发现在经添加SNP处理后，一共有901条基因的表达发生显著的差异，其中上调基因437条，下调基因464条。对差异表达基因进行GO功能富集分析发现，在显著富集的GO term中，生物过程（Biological process）为34条，包括“光合作用”、“有机酸代谢过程”、“脂质合成过程”等；分子功能（Molecularfunction）为13条，如“催化剂活力”、“氧化还原酶活力”、“离子跨膜转运器活力”等；细胞组分（Cellular component）41条，如“叶绿体”、“过氧化物酶体”、“液泡膜”，以及捕光复合体等。

全文目录


中文摘要  9-11
Abstract  11-13
1 引言  13-22
  1.1 盐碱土的形成及分布  13
  1.2 碱胁迫的特点  13
  1.3 碱胁迫对植物的影响  13-16
    1.3.1 碱胁迫对植物光合作用的影响  13-14
    1.3.2 碱胁迫对植物有机酸含量的影响  14
    1.3.3 碱胁迫对植物抗氧化酶的影响  14-15
    1.3.4 碱胁迫对植物细胞超微结构的影响  15
    1.3.5 碱胁迫对植物基因表达的影响  15-16
  1.4 NO 概述  16-20
    1.4.1 植物体内 NO 的合成途径  16-18
      1.4.1.1 一氧化氮（NOS）合成酶途径  16-17
      1.4.1.2 硝酸还原酶（NR）途径  17
      1.4.1.3 其它酶途径  17
      1.4.1.4 非酶途径  17-18
    1.4.2 NO 在植物生长发育中的作用  18
    1.4.3 NO 与植物激素的相互作用  18-19
    1.4.4 NO 与植物胁迫响应  19-20
  1.5 本研究的目的和意义  20-22
2 材料与方法  22-26
  2.1 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜植株生长及黄瓜叶片抗氧化能力、渗透调节能力、线粒体和叶绿体超微结构的影响  22-23
    2.1.1 试验材料及处理  22
    2.1.2 试验方法  22-23
  2.2 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜叶片有机酸含量、光合作用、及基因表达的影响  23-26
    2.2.1 试验材料及处理  23
    2.2.2 试验方法  23-26
3 结果与分析  26-39
  3.1 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜生长及生理的影响  26-31
    3.1.1 对黄瓜幼苗生长的影响  26
    3.1.2 对黄瓜植株地上部和地下部干重和鲜重的影响  26-27
    3.1.3 对黄瓜叶片 H2O2, TBARS 含量, ELP, Fe2+螯合力的影响  27
    3.1.4 对黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响  27-28
    3.1.5 对黄瓜叶片脯氨酸和可溶性糖含量的影响  28-29
    3.1.6 对黄瓜叶片叶绿体超微结构的影响  29
    3.1.7 对黄瓜叶片线粒体超微结构的影响  29
    3.1.8 对黄瓜叶片净光合效率，PSⅡ的最大光化学效率，色素含量，以及氮，镁和铁含量的影响  29-30
    3.1.9 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜叶片有机酸含量的影响  30-31
  3.2 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜叶片基因表达的影响  31-39
    3.2.1 测序饱和度分析  31
    3.2.2 标签的确定与量化  31-32
    3.2.3 Clean Tags 注释分析  32-33
    3.2.4 Na 文库和 SNP 文库基因表达水平对比  33-34
    3.2.5 实时荧光定量 PCR 分析  34-36
    3.2.6 差异表达基因的 GO 富集分析  36-39
4 讨论  39-45
  4.1 外源 NO 对 NaHCO_3胁迫下黄瓜植株生长及黄瓜叶片抗氧化能力、渗透调节能力、线粒体和叶绿体超微结构的影响  39-42
    4.1.1 对黄瓜植株生长的影响  39
    4.1.2 对黄瓜叶片抗氧化能力的影响  39-41
    4.1.3 对黄瓜叶片内脯氨酸和可溶性糖积累的影响  41-42
    4.1.4 对黄瓜叶肉细胞叶绿体和线粒体超微结构的影响  42
  4.2 外源 NO NaHCO_3胁迫下对黄瓜叶片有机酸含量、光合作用、及基因表达的影响  42-45
5 结论  45-46
参考文献  46-61
致谢  61-62
攻读硕士期间发表的论文情况  62

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 瓜类 > 黄瓜
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