[硕士论文] γ-氨基丁酸对白三叶种子萌发及幼苗抗旱性的影响 [复制链接]

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硕士论文-γ-氨基丁酸对白三叶种子萌发及幼苗抗旱性的影响，共61页，38134字

摘 要

γ-氨基丁酸(GABA)是一种广泛存在于原核生物和真核生物中的四碳非蛋白氨基酸，

各种植物以及植物的各个器官中均有 GABA 的存在。高等植物组织中 GABA 含量通常

较低，但在不同逆境条件下植物体内 GABA 大量积累，参与植物生长调控以及逆境胁

迫响应等生理过程。但目前为止，GABA 调控植物生长发育的信号转导机制以及干旱胁

迫下 GABA 对植物的耐旱生理机制还不清楚，干旱胁迫下，外源 GABA 对植物体内保

护酶活性、渗透调节物质以及内源激素的影响也未见报道。为此，本文以草坪草白三叶

种子和幼苗为材料，研究 GABA 在调控种子萌发以及提高幼苗抗旱性中的作用，为阐

明 GABA 在植物逆境响应中的作用机制提供理论依据和技术支持。

结果表明， 0.1、 1 和 10 μmol/L 的 GABA 均能够促进白三叶种子萌发， 0.1

μmol/LGABA 作用效果最明显；进一步研究表明 GABA 可能通过增加 α-淀粉酶活性，

促进蛋白质的降解来促进白三叶种子的萌发；药理学实验证实，Ca2+的螯合剂 EGTA、

质膜 Ca2+通道阻断剂 LaCl3、液泡 Ca2+释放抑制剂 RR 和 GABA 共处理后，GABA 促进

白三叶种子萌发的作用均被抑制；且 EGTA 和 LaCl3 的抑制作用比 RR 更显著。这表明，

GABA 促进白三叶种子萌发过程中可能涉及了胞内外 Ca2+的参与，且胞外的 Ca2+作用更

为重要；一氧化氮（NO）清除剂 cPTIO、NR 抑制剂 NaN3 与 GABA 共处理后，GABA

促进白三叶的萌发速率被显著抑制；而 NOS 的抑制剂 L-NAME 和 GABA 共处理后，对

GABA 促进白三叶种子萌发的影响不明显，推测 NO 可能参与了 GABA 促进白三叶种

子萌发过程，而且这一过程主要依赖于 NR 途径。

GABA 能促进干旱胁迫下白三叶种子萌发以及幼苗的生长，提高白三叶幼苗的抗旱

性。其作用机制可能是通过提高幼苗生物量、相对含水量、保护酶（SOD、POD、CAT）

活性，降低氧自由基产生速率以及促进脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量等途径来

实现。此外，干旱胁迫下白三叶幼苗中 ABA 和 JA 能迅速增加，在 36 h 时达到高峰，

同时 LOX 活性也迅速增加，24 h 时达到峰值，且变化趋势一致。GABA 处理后能显著

提高 ABA 和 JA 的含量以及 LOX 的活性，推测，干旱胁迫下 GABA 可通过促进 LOX

活性的增加，进而促进 ABA 和 JA 含量的积累，传递胁迫信号，诱导植物产生抗旱能力；

而干旱胁迫下，白三叶幼苗中的 IAA、iPA 和 GA 含量均显著下降，外施 GABA 能明显

延缓 IAA、iPA 含量的降低，但对 GA 的影响不显著。这表明，干旱胁迫下，GABA 可

通过延缓 IAA 和 iPA 含量的降低来缓解干旱胁迫对植物生长的抑制。

关键词：γ-氨基丁酸；白三叶；种子萌发；干旱胁迫；幼苗；生理生化指标

目 录

缩略词对照表……..…..ⅰ

中文摘要………………..1

英文摘要………………..2

1 前言4

2 GABA 对白三叶种子萌发的影响……….15

2.1 材料与方法………...15

2.1.1 材料与处理………….……………….15

2.1.2 测定方法…………..…………………15

2.2 结果与分析……….16

2.2.1 GABA 对白三叶种子发芽率的影响………….…………..16

2.2.2 GABA 对白三叶种子萌发过程中淀粉酶活性的影响…...17

2.2.3 GABA 对白三叶种子萌发过程中可溶性蛋白质含量的影响……..………….18

2.2.4 GABA 调控白三叶种子萌发的信号转导机制…………...18

2.2.4.1 Ca2+参与GABA促进白三叶种子萌发的信号转导……..18

2.2.4.2 NO 参与 GABA 促进白三叶种子萌发的信号转导……..20

2.3 讨论……………….21

2.3.1 GABA 促进白三叶种子萌发的作用机制……………...…21

2.3.2 Ca2+在 GABA 促进白三叶种子萌发中的作用……………22

2.3.3 NO 在 GABA 促进白三叶种子萌发中的作用…………………..……………...23

3 GABA 提高白三叶幼苗抗旱性的可能机制………………….24

3.1 材料与方法……….24

3.1.1 材料与处理……..24

3.1.2 测定方法 ………24

3.2 结果与分析……….27

3.2.1 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子萌发和幼苗生长的影响…………………...27

3.2.1.1 干旱胁迫对白三叶种子萌发及幼苗根和芽长度的影响…………….………27

3.2.1.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子萌发、幼苗根和芽长度的影响…………………..……………28

3.2.1.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗生物量的影响……….…………………..29

3.2.1.4 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗相对含水量的影响...30

3.2.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗活性氧代谢的影响……………….……….30

3.2.2.1 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗 SOD 活性的影响………………...………30

3.2.2.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗 POD 活性的影响…...31

3.2.2.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗 CAT 活性的影响……………….………..32

3.2.2.4 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗超氧阴离子产生速率的影响……………32

3.2.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗渗透调节物质的影响…………….……….33

3.2.3.1 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗脯氨酸含量的影响…………..………….33

3.2.3.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗可溶性糖含量的影响…………………...34

3.2.3.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗可溶性蛋白质含量的影响……………...34

3.2.4 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源激素含量的影响..35

3.2.4.1 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源 ABA 含量的影响………………….35

3.2.4.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源 JA 含量的影响.36

3.2.4.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源 IAA 含量的影响…………………...36

3.2.4.4 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源 iPA 含量的影响37

3.2.4.5 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗内源 GA 含量的影响37

3.2.4.6 干旱胁迫下 GABA 对白三叶幼苗 LOX 活性的影响…..38

3.3 讨论…………….....38

3.3.1 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子萌发及幼苗生长的影响…..……………….39

3.3.2 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子幼苗活性氧代谢的影响……..…………….39

3.3.3 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子幼苗渗透调节物质的影响………………...40

3.3.4 干旱胁迫下 GABA 对白三叶种子幼苗内源激素含量的影响………………...40

4 结论与展望…………..42

4.1 结论…………….....42

4.2 展望…………….....42

参考文献………………45

致谢52

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