稻麦耐1，2，4-三氯苯胁迫基因型的苗期筛选及生理生化机制研究

论文摘要

1稻麦耐1, 2, 4-三氯苯胁迫基因型的苗期筛选为了评定不同水稻、小麦基因型对1, 2, 4-三氯苯（1, 2, 4-TCB）的耐性强弱,确定合适的筛选指标和筛选浓度。本研究采用发芽试验和砂培稻麦幼苗的方法,以0,0.35和3.0 mmol·kg-1沙3个1, 2, 4-TCB浓度对水稻进行处理,以0,3.0和6.0 mmol·kg-1沙3个1, 2, 4-TCB浓度对小麦进行处理,以发芽势、发芽率、最长根长、根数、株高、芽鞘长、地上部干重、根干重和总干重的性状相对值（处理测定值/对照测定值×100%）作为幼苗耐性指数（ tolerance index, TI ）。基于耐性指数对各基因型进行聚类分析,将50个水稻基因型和15个小麦基因型分别聚为耐性、较耐、较敏感和敏感4类。相比较而言,0.35 mmol·kg-1沙更合适水稻筛选,3.0 mmol·kg-1沙更合适小麦筛选。2 1, 2, 4-三氯苯胁迫对稻麦苗期的毒性效应分析通过砂培试验,研究了不同浓度的1, 2, 4-TCB对2个水稻品种香粳20–18（耐性基因型）和泗阳1382（敏感基因型）以及2个小麦品种烟辐188（耐性基因型）和扬麦16（敏感基因型）种子发芽情况、幼苗生物量以及叶片和根系可溶性蛋白质含量的影响。结果表明,1, 2, 4-TCB对水稻种子发芽率和发芽指数无明显影响,但降低幼苗的生物量。随着1, 2, 4-TCB浓度的增加,香粳20–18叶片蛋白质含量上升,泗阳1382叶片蛋白质含量下降,2个品种根系蛋白质含量总体上低于对照。就小麦而言,1, 2, 4-TCB胁迫下,烟辐188的种子发芽率、发芽指数和幼苗生物量变化幅度小于扬麦16。随着1, 2, 4-TCB浓度的升高,烟辐188叶片蛋白含量先下降后上升,而扬麦16呈现波动趋势;烟辐188根系的可溶性蛋白含量呈上升趋势,与对照差异显著,而扬麦16除个别特异点,处理显著低于对照。可见,1, 2, 4-TCB胁迫对不同作物苗期的影响不同,对同一作物而言,耐性基因型各指标变化幅度相对较小,体现其耐受性。3稻麦苗期耐1, 2, 4-三氯苯胁迫的生理生化机制研究通过砂培试验,研究了2个水稻品种香粳20–18和泗阳1382以及2个小麦品种烟辐188和扬麦16对不同浓度1, 2, 4-TCB差异响应的生理生化机制。结果表明:0-0.8 mmol·kg-1的1, 2, 4-TCB对水稻叶片叶绿素含量的影响较小。随1, 2, 4-TCB胁迫浓度的增加,2个水稻品种叶片的Fv/Fm、Fv/Fo、ΦPS II、qP和ETR总体上都表现为先升高后降低,qNP一直小于对照。1, 2, 4-TCB胁迫下,2个水稻品种叶片O2-·产生速率先下降后上升,根系O2-·产生速率总体高于对照。叶片丙二醛（MDA）含量在1, 2, 4-TCB高浓度时显著高于对照,根系基本上各处理都显著高于对照,这表明1, 2, 4-TCB使得水稻活性氧积累增加,最终导致膜脂过氧化加重,细胞膜受损。在TCB胁迫下香粳20-18叶片和根系SOD活性变化幅度很小,与对照无显著差异;泗阳1382叶片和根系SOD活性呈上升趋势,叶片在TCB浓度≥0.2 mmol·kg-1时显著高于对照,根系各处理均显著高于对照。香粳20-18叶片POD和CAT活性均是先上升后下降,而泗阳1382一直呈下降趋势;香粳20-18根系POD活性有所下降,而泗阳1382显著升高。就小麦而言,随着1, 2, 4-TCB浓度的增加,烟辐188叶片的叶绿素a、b以及总叶绿素含量都呈上升趋势,扬麦16叶片的叶绿素a、b含量先有所下降后又上升。TCB胁迫下,2个小麦品种叶片的Fv/Fm和Fv/Fo无显著变化,qP和qNP总体上有所上升。烟辐188的ΦPS II和ETR基本上随着1, 2, 4-TCB浓度的增加而上升,而扬麦16随着1, 2, 4-TCB浓度的升高ΦPS II和ETR总体上是先上升后下降。1, 2, 4-TCB胁迫导致O2-·自由基代谢平衡被打破,扬麦16的O2-·产生迅速,烟辐188相对缓慢。扬麦16叶片SOD、POD活性小于对照,CAT活性显著小于对照;而烟辐188叶片SOD活性与对照间差异不明显,POD和CAT活性在低浓度TCB胁迫时与对照差异不大,在高浓度时小于对照,其MDA含量低于扬麦16。烟辐188根系SOD、POD对TCB胁迫不敏感,扬麦16 SOD、POD受O2-·诱导活性上升,但由于其O2-·产生速率要大于烟辐188,仍然不能清除多余的O2-·,最终其根系MDA含量高于烟辐188。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 研究背景
• 1.1 有机污染现状
• 1.2 氯苯类化合物对人和动物的生态毒理效应
• 1.3 氯苯类化合物对高等植物的生态毒理效应
• 1.3.1 氯苯类化合物对植物种子萌发和幼苗的生长的影响
• 1.3.2 氯苯类化合物对植物光合特性的影响
• 1.3.3 氯苯类化合物对作物产量性状和品质的影响
• 1.4 氯苯类化合物对高等植物的毒性机制研究
• 1.4.1 氯苯类化合物胁迫下植物的膜脂过氧化和抗氧化酶的响应
• 1.4.2 氯苯类化合物胁迫下呼吸代谢相关酶的响应
• 1.4.3 氯苯类化合物对植物毒性的分子细胞学机制
• 1.5 存在问题
• 1.6 研究内容、目的及意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 稻麦耐1, 2, 4-三氯苯胁迫基因型的筛选的试验材料
• 2.1.2 1, 2, 4-三氯苯对稻麦的毒性效应分析和生理生化机制研究的试验材料
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 稻麦耐1, 2, 4-三氯苯胁迫基因型的筛选的试验设计
• 2.2.2 1, 2, 4-三氯苯对稻麦的毒性效应分析和生理生化机制研究的试验设计
• 2.3 主要测定项目及方法
• 2.3.1 稻麦耐1, 2, 4-三氯苯胁迫基因型的筛选的测定项目和方法
• 2.3.2 1, 2, 4-三氯苯对稻麦的毒性效应分析和生理生化机制研究的测定项目和方法
• 2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 稻麦耐1，2，4-三氯苯胁迫基因型的苗期筛选
• 3.1.1 1，2，4-三氯苯合适筛选浓度的确定
• 3.1.2 合适筛选指标的确定
• 3.1.3 不同耐性稻麦种质资源的聚类分析
• 3.2 1, 2, 4-三氯苯胁迫对稻麦苗期的毒性效应分析
• 3.2.1 1, 2, 4-三氯苯对稻麦种子发芽率和发芽指数的影响
• 3.2.2 1, 2, 4-三氯苯对稻麦幼苗形态的影响
• 3.2.3 1, 2, 4-三氯苯对稻麦幼苗生物量的影响
• 3.2.4 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片和根系可溶性蛋白含量的影响
• 3.3 稻麦苗期对1, 2, 4-三氯苯胁迫耐性差异的生理生化机制研究
• 3.3.1 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片叶绿素含量的影响
• 3.3.2 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片叶绿素荧光动力学参数的影响
• 3.3.3 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片和根系 02-·产生速率的影响
• 3.3.4 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片和根系 MDA 含量的影响
• 3.3.5 1, 2, 4-三氯苯对稻麦叶片和根系抗氧化酶活性的影响
• 4 小结与讨论
• 4.1 稻麦耐1, 2, 4-三氯苯胁迫基因型的苗期筛选
• 4.1.1 合适筛选浓度的确定
• 4.1.2 合适筛选指标的确定
• 4.1.3 筛选结果
• 4.2 1, 2, 4-三氯苯胁迫对稻麦苗期的毒性效应分析
• 4.3 稻麦苗期耐1, 2, 4-三氯苯胁迫的生理生化机制研究
• 4.3.1 1, 2, 4-三氯苯胁迫下稻麦光合系统的响应
• 4.3.2 1, 2, 4-三氯苯胁迫导致稻麦膜脂过氧化和抗氧化酶系统的响应
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文