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钙和钙效应剂对低温胁迫下小麦生理生化特性的影响

2020-12-08阅读(825)

钙和钙效应剂对低温胁迫下小麦生理生化特性的影响

论文摘要

小麦是我国第二大粮食作物,低温伤害是造成小麦作物减产的主要因素,因此,培育抗寒性强的小麦新品种已成为农业生产中的当务之急。随着分子生物学研究手段的不断发展,生物学家已从细胞信号转导领域来深入研究植物抗寒性机理。Ca2+作为第二信使在介导植物对逆境信号转导过程中起着重要的作用,Ca2+和钙调素（CaM）在增强植物抗寒性方面有着重要作用。但是钙信号转导机制极其复杂,Ca2+-CaM在植物增强植物抗寒性的作用机制还不清楚。因此,探讨提高小麦抗寒性的理论与技术,将对小麦的抗性育种提供理论基础和技术指导。本文以小麦为试验材料,研究了不同浓度钙对低温胁迫下小麦叶片逆境生理指标的影响,从而找出最佳钙浓度；研究了不同钙效应剂对低温胁迫下小麦光合特性、叶绿素荧光、活性氧代谢和Ca2+-ATPase活性等生理生化特性的影响,从而探索Ca2+-CaM及其靶酶Ca2+-ATPase参与植物抗寒作用机理。主要研究结论如下：1.通过比较不同浓度钙对低温胁迫下小麦渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响,得出10mmol/L钙处理能明显缓解低温胁迫对小麦的伤害,主要表现在提高小麦渗透调节物质含量,包括脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖,来提高细胞渗透调节能力,进而增强小麦抗寒性；1O mmol/L CaCl2处理可以提高SOD、POD和CAT的活性,显著地降低了小麦体内MDA含量,有效地缓解低温胁迫对小麦造成的膜损伤。2.不同钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响。CaCl2处理下的Chla、Chlb和Chl（a+b）含量均高于LaCl3、EGTA和TFP；CaCl2和EGTA处理的Ci基本没有降低,Pn降低的主要原因是非气孔因素,而TFP和LaCl3处理Pn下降的主要因素是气孔因素,且二者的Ci和Gs均出现显著下降,CaCl2处理下小麦叶片Pn要显著高于其它三个处理：CaCl2处理的小麦叶片Fo要明显低于LaCl3、EGTA和TFP,而Fv/Fm、φPS II、ETR和qP明显高于LaCl3、EGTA和TFP。可见,Ca2+-CaM信使系统参与调控小麦光合作用,进而来增强小麦的抗寒性。3.不同钙效应剂对低温胁迫下小麦活性氧代谢及抗氧化酶和Ca2+-ATPase活性的影响。CaCl2处理的Ca2+-ATPase活性和抗氧化酶活性明显高于LaCl3、EGTA和TFP三种钙效应剂处理；在低温胁迫后期,CaCl2处理下活性氧和MDA含量明显低于其它三种效应剂处理,TFP最高。这表明Ca2+能有效缓解低温胁迫对小麦的伤害,Ca2+-CaM及其靶酶Ca2+-ATPase在小麦抗寒过程中活性氧代谢的调控中起着重要作用,即Ca2+稳态与活性氧代谢密切相关。此外,各钙效应剂处理下不同膜上的Ca2+-ATPase活性不同,质膜Ca2+-ATPase活性最大、液泡膜次之、线粒体膜最小,说明质膜Ca2+-ATPase主要参与Ca2+稳态的调控。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1 植物抗寒性研究进展
  • 1.1 植物抗寒性与细胞膜的关系
  • 1.2 植物抗寒性与保护酶活性的关系
  • 1.3 植物抗寒性与渗透调节物质的关系
  • 1.4 植物抗寒性与光合作用的关系
  • 2 钙信号系统对植物抗寒性调节研究进展
  • 2.1 钙信号与钙调素在低温信号转导中的作用
  • 2.2 CaM及其目标酶在低温信号转导中的作用
  • 2.3 钙依赖性蛋白激酶（CDPK）在信号转导中的作用
  • 3 钙信号系统功能研究的钙效应剂
  • 4 研究目的与意义
  • 第二章 不同浓度钙对低温胁迫下小麦渗透调节物质和抗氧化酶活性的影响
  • 2.1 材料和方法
  • 2.1.2 材料及培养
  • 2.1.3 材料处理
  • 2.1.4 测定项目与方法
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 不同浓度钙对低温胁迫下小麦叶片渗透调节物质的影响
  • 2.2.2 不同浓度钙对低温胁迫下小麦叶片丙二醛（MDA）含量的影响
  • 2.2.3 不同浓度钙对低温胁迫下小麦叶片抗氧化酶活性的影响
  • 2.3 讨论
  • 2.3.1 不同浓度钙下渗透调节物质与小麦幼苗抗寒性
  • 2.3.2 不同浓度钙下丙二醛（MDA）与小麦幼苗抗寒性
  • 2.3.3 不同浓度钙下抗氧化酶活性与小麦幼苗抗寒性
  • 第三章 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响
  • 3.1 材料和方法
  • 3.1.1 材料及培养
  • 3.1.2 材料处理
  • 3.1.3 测定项目与方法
  • 3.2 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片叶绿素含量的影响
  • 3.3 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片光和参数的影响
  • 3.4 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片叶绿素荧光参数的影响
  • 3.4.1 初始荧光与最大光化学效率
  • 3.4.2 实际光化学效率与电子传递速率
  • 3.4.3 荧光猝灭
  • 3.5 讨论
  • 第四章 钙效应剂对低温胁迫下小麦活性氧代谢和Ca2+-ATPase活性的影响
  • 4.1 材料和方法
  • 4.1.1 材料及培养
  • 4.1.2 材料处理
  • 4.1.3 测定项目与方法
  • 4.2 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片抗氧化酶活性的影响
  • 4.2.1 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片SOD活性的影响
  • 4.2.2 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片POD活性的影响
  • 4.2.3 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片CAT活性的影响
  • 4.3 钙效应剂对低温胁迫下下小麦叶片MDA含量的影响
  • 4.4 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片活性氧的影响
  • 4.4.1 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片超氧阴离子（02.-）含量的影响.
  • 4.4.2 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片过氧化氢（H202）含量的影响
  • 4.5 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片Ca2+-ATPase活性的影响
  • 4.5.1 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片质膜Ca2+-ATPase活性的影响
  • 4.5.2 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片液泡膜Ca2+-ATPase活性的影响
  • 4.5.3 钙效应剂对低温胁迫下小麦叶片线粒体膜Ca2+-ATPase活性的影响
  • 4.6 讨论
  • 4.6.1 Ca2+-CaM信使系统对低温胁迫下小麦叶片抗氧化酶活性的影响
  • 4.6.2 Ca2+-CaM信使系统对低温胁迫下小麦叶片活性氧和MDA含量的影响
  • 4.6.3 Ca2+-CaM信使系统对低温胁迫下小麦叶片Ca2+-ATPase活性的影响
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在校期间发表论文

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