‘巨峰’及其早熟芽变‘峰早’果实发育过程中活性氧代谢对比分析

摘要

活性氧（ROS）在调控植物生长发育中发挥着不可取代的作用。近年来，越来越多的证据证明 ROS在调控果实的生长发育和成熟衰老中也发挥着至关重要的作用。‘峰早’是‘巨峰’的早熟芽变品种，本试验通过对两品种果实发育过程中过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH） NADPH氧化酶（NOX），过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（ O2?-）、脂氧合酶（ LOX）、丙二醛（ MDA）的测定来研究两个品种间ROS的差异，在此基础上施加外源 ROS生成物质——核黄素，并再次测定以上指标，以此来研究ROS调控果实生长发育的生理基础。主要结果如下：
　　（1）EL-34之前，两品种间 O2?-的主要生成酶——NOX活性没有显著差异，同时，两品种间 O2?-产生速率也没有差异，这表明两个品种 O2?-生成量一致。然而，‘峰早’果实内 SOD活性低于‘巨峰’，这说明‘峰早’果实内被清除的O2?-少于‘巨峰’，说明其果实内 O2?-的实际积累量高于‘巨峰’，所以其果实内氧化态高于‘巨峰’。因此，‘峰早’果实内较高的氧化态可能与果实提前成熟有关。
　　（2）‘峰早’果实内 H2O2含量自 EL-33开始上升至 EL-35达到最大值，之后开始回落，波动较大，表现出氧化爆发的特征。‘巨峰’果实内 H2O2含量自 EL-31开始呈逐渐下降的趋势，两个品种间 H2O2含量变化差异较大。‘峰早’果实 H2O2含量 EL-35时显著高于‘巨峰’，而两品种间 SOD活性差异不显著。相应地，‘峰早’果实内 LOX活性于 EL-34便上升至较高水平，因此‘峰早’果实内 H2O2可能来源于 LOX等其他途径。然而，‘峰早’果实内较高的H2O2含量并没有导致果实内MDA含量的升高，说明H2O2的积累并没有引起细胞的损伤，这表明H2O2可能作为信号分子促进‘峰早’的成熟。
　　（3）‘峰早’果实内 O2?-产生速率在 EL-36时突然急剧升高，而 SOD活性在 EL-36时在两个品种间没有显著差异，同时，EL-36‘峰早’果实内 H2O2含量的快速降低表明发生歧化的O2?-减少，说明‘峰早’果实在EL-36时具有较高的O2?-积累量，而此时的O2?-积累可能通过引起果实内部氧化胁迫来促进果实的成熟，‘峰早’果实内较低的MDA含量说明积累的O2?-只引起氧化胁迫作用并不会对细胞造成伤害。
　　（4）0.5 mmol/L核黄素处理效果最明显，能够促进‘巨峰’提前成熟15天左右。核黄素处理后提高了‘巨峰’果实H2O2含量，同时也提高了CAT活性及AsA、GSH含量，但降低了 O2?-产生速率及SOD的活性。核黄素处理后对果实发育前期 NOX活性影响不大，但提高了前期 LOX的活性，再次证明了果实内大量产生的H2O2并不是来源于呼吸电子传递链，很有可能来源于 LOX等其他途径。同时，处理后果实发育前期果胶酶、纤维素酶活性得到很大的提升，这也表明，来源于其它途径的H2O2可能主要通过调控与细胞壁有关酶的活性来调控果实的发育。本试验中的证据都表明 H2O2在‘峰早’果实早熟机制形成中发挥着重要的作用。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 ROS与果实发育关系研究进展

1.2 本研究的研究目的和研究内容

第2章 材料与方法

2.1 材料及处理方法

2.2 超氧阴离子（O2·-）产生速率测定

2.3 过氧化氢（H2O2）含量测定

2.4 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性测定

2.5 丙二醛（MDA）含量测定

2.6 抗坏血酸（AsA）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量测定

2.7 NADPH氧化酶（NOX）和脂氧合酶（LOX）活性测定

2.8 纤维素、PG酶活性及花青素、可溶性糖含量测定

第3章 结果与分析

3.1 两品种果实内种果实果粒直径、花青素及可溶性糖含量变化对比

3.2 两品种果实SOD、NOX活性及O2·-产生速率对比

3.3 两品种果实H2O2、MDA含量及LOX活性对比

3.4 两品种AsA、GSH含量及CAT活性对比

3.5 外源ROS对SOD、NOX活性及O2·-产生速率的影响

3.6 外源ROS对H2O2、MDA含量及LOX活性的影响

3.7 外源ROS对AsA、GSH含量及CAT活性的影响

3.8 外源ROS对花青素和可溶性糖含量的影响

3.9 外源ROS对果胶酶和纤维素酶活性的影响

第4章 讨 论

4.1 ‘峰早’、‘巨峰’EL-31到EL-33间ROS代谢变化对比

4.2 ‘峰早’、‘巨峰’EL-34 ROS代谢变化对比

4.3 ‘峰早’、‘巨峰’EL-35（转色期）ROS代谢对比

4.4 ‘峰早’、‘巨峰’EL-36 ROS代谢对比

4.5 核黄素处理对‘巨峰’葡萄果实的影响

4.6 葡萄果实成熟过程中ROS的潜在作用机理

第5章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果