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低氧胁迫下γ-氨基丁酸对甜瓜种子萌发及幼苗氨基酸代谢的影响

作　者: 夏庆平
导　师: 高洪波
学　校: 河北农业大学
专　业: 设施园艺学
关键词: 甜瓜 低氧胁迫 γ-氨基丁酸 氨基酸代谢
分类号: S652
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在无土栽培中,营养液供养不足或基质根垫的形成均会造成低氧胁迫,影响植株正常生长发育,成为困扰无土栽培技术大规模应用于生产的限制因子,提高作物在低氧胁迫下的耐性和抗性对无土栽培生产具有重大意义。γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳非蛋白质氨基酸,广泛存在于细菌、植物和脊椎动物中。在植物生理代谢过程中,GABA能够调节细胞质pH值,氧化胁迫下抑制活性氧中间产物的积累,通过干扰害虫的正常发育来防御害虫,起信号转导和渗透调节作用,并能诱导乙烯合成。在低氧胁迫条件下,研究了外源GABA对甜瓜种子萌发、种子萌发后生长和活性氧代谢的影响。结果表明:低氧胁迫下,甜瓜种子的发芽率、发芽势和发芽后种子的胚根长、胚轴长、抗氧化酶活性显著低,MDA含量显著升高;而外源GABA能显著提高甜瓜种子的发芽率、发芽势和芽苗的胚根长、胚轴长、抗氧化酶活性, MDA含量显著降低。表明外源GABA通过促进抗氧化酶活性的提高,降低了低氧胁迫下植株体内ROS含量,增强植株的耐低氧的能力。本试验采用营养液水培方法,研究了低氧胁迫下外源GABA对甜瓜幼苗内源氨基酸含量、GABA支路中代谢酶活性和幼苗生长、光合作用、叶绿素荧光参数的影响,探讨了根际低氧胁迫下外源GABA对甜瓜幼苗氨基酸代谢途径和光合作用的影响机理,为寻找缓解作物无土栽培中低氧胁迫伤害的有效措施提供理论依据。结果表明:低氧胁迫能显著提高甜瓜幼苗体内GABA、谷氨酸含量和GAD活性;外源GABA能显著提高正常通气条件下和低氧胁迫下甜瓜幼苗体内GABA含量,降低谷氨酸含量和GAD活性;而VGB能显著降低低氧胁迫下添加外源GABA条件下甜瓜幼苗体内GABA、谷氨酸含量和GAD活性。低氧胁迫导致甜瓜幼苗体内α-酮戊二酸含量下降,GDH、GOGAT和GS活性升高;而外源GABA能显著降低正常通气条件下甜瓜幼苗体内α-酮戊二酸含量和GS活性,提高GDH活性,显著提高低氧胁迫下幼苗体内α-酮戊二酸含量和GDH活性,降低GOGAT和GS活性;VGB能显著降低低氧胁迫下添加外源GABA条件下甜瓜幼苗体内GDH活性,提高α-酮戊二酸含量及GOGAT和GS活性。低氧胁迫能显著提高甜瓜幼苗体内丙酮酸、丙氨酸、天冬氨酸含量和ALT、ASP活性;外源GABA能显著提高正常通气条件下甜瓜幼苗体内丙酮酸、丙氨酸、天冬氨酸含量,而降低ALT和ASP活性;显著降低低氧胁迫下丙酮酸含量和ALT、ASP活性,提高丙氨酸和天冬氨酸含量;VGB能显著提高丙酮酸含量和ALT、ASP活性,降低丙氨酸和天冬氨酸含量。低氧胁迫显著提高脯氨酸含量,降低精氨酸、组氨酸等其他12种氨基酸含量;外源GABA能显著提高正常通气条件下甜瓜幼苗体内脯氨酸、精氨酸、组氨酸等其他13种氨基酸含量和低氧胁迫下脯氨酸、精氨酸、丝氨酸等11种氨基酸含量,降低低氧胁迫下组氨酸含量;而VGB能显著降低外源GABA对低氧胁迫下幼苗体内氨基酸含量的提高效果。低氧胁迫导致甜瓜幼苗植株的生长受到抑制,光合色素含量显著下降,光合作用降低;外源GABA能显著促进幼苗生长,提高正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗的光合色素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、CO2羧化效率（CE）、最大光化学效率（Fv/Fm）、光化学猝灭系数（qP）、表观光合电子传递速率（ETR）和PSⅡ光合电子传递量子效率（ΦPSⅡ）,而气孔限制值（Ls）、初始荧光（Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）显著降低,GABA在低氧胁迫下的提高效果更明显;同时添加GABA和GABA转氨酶抑制剂γ-乙烯基-γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA对甜瓜幼苗生长和光合特性的缓解效果。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
1 引言  12-17
  1.1 低氧胁迫对植物的伤害机理  13-14
    1.1.1 降低植物光合作用，抑制生长  13
    1.1.2 改变代谢途径  13
    1.1.3 产生有毒物质  13-14
  1.2 植物中GABA 的代谢  14-15
  1.3 GABA 的生理功能  15-17
    1.3.1 抵御逆境  15
    1.3.2 氮的贮存  15-16
    1.3.3 激素生成  16
    1.3.4 调节生长发育  16
    1.3.5 信号调控作用  16-17
2 低氧胁迫下GABA 对甜瓜种子萌发及生理代谢的影响  17-21
  2.1 材料与方法  17
    2.1.1 试验材料  17
    2.1.2 试验设计  17
  2.2 测定项目与测定方法  17-18
    2.2.1 种子发芽率、发芽势及种子发芽后胚根长、胚轴长和侧根数的测定  17
    2.2.2 种子发芽后 SOD、POD 和 CAT 活性及 MDA 含量的测定  17-18
  2.3 结果与分析  18-20
    2.3.1 低氧胁迫下GABA 对甜瓜种子发芽率和发芽势的影响  18
    2.3.2 低氧胁迫下GABA 对甜瓜种子胚根长、胚轴长和侧根数的影响  18-19
    2.3.3 低氧胁迫下GABA 对甜瓜种子发芽后胚根SOD、POD 和CAT 活性及MDA 含量的影响  19
    2.3.4 低氧胁迫下GABA 对甜瓜种子发芽后胚轴SOD、POD 和CAT 活性及MDA 含量的影响  19-20
  2.4 讨论  20-21
3 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗内源氨基酸含量和GABA 支路代谢酶活性的影响  21-39
  3.1 材料与方法  21
    3.1.1 试验材料  21
    3.1.2 试验设计  21
  3.2 测定项目与测定方法  21-23
    3.2.1 氨基酸含量的测定  21-22
    3.2.2 丙酮酸和α-酮戊二酸含量的测定  22
    3.2.3 GAD、GDH、GOGAT、GS、ALT 和AST 活性的测定  22-23
  3.3 结果与分析  23-36
    3.3.1 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗GABA 和谷氨酸含量的影响  23-24
    3.3.2 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗GAD 活性的影响  24-25
    3.3.3 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗α-酮戊二酸含量的影响  25-26
    3.3.4 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗GDH、GOGAT 和GS 活性的影响  26-27
    3.3.5 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗丙酮酸、丙氨酸和天冬氨酸含量的影响  27-29
    3.3.6 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗ALT 和AST 活性的影响  29-31
    3.3.7 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗根系其他氨基酸含量的影响  31-33
    3.3.8 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶片其他氨基酸含量的影响  33-36
  3.4 讨论  36-39
4 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗生长、光合作用和叶绿素荧光参数的影响  39-48
  4.1 材料与方法  39
    4.1.1 试验材料  39
    4.1.2 试验设计  39
  4.2 测定项目与测定方法  39-40
    4.2.1 甜瓜幼苗、株高、茎粗和根长的测定  39
    4.2.2 甜瓜幼苗叶绿素含量的测定  39-40
    4.2.3 甜瓜幼苗叶片光合参数的测定  40
    4.2.4 甜瓜幼苗叶片叶绿素荧光参数的测定  40
  4.3 结果与分析  40-46
    4.3.1 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗根长、株高和茎粗的影响  40-41
    4.3.2 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶片生长的影响  41-42
    4.3.3 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶绿素含量的影响  42-43
    4.3.4 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶片光合参数的影响  43-44
    4.3.5 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶片羧化效率的影响  44
    4.3.6 低氧胁迫下GABA 对甜瓜幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响  44-46
  4.4 讨论  46-48
5 结论  48-49
参考文献  49-55
在读期间发表的论文  55-56
作者简历  56-57
致谢  57-58

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 瓜果园艺 > 甜瓜
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