ROS参与新型碳纳米材料促进玉米根系伸长并提高抗旱性的探索研究

摘要

近年来，随着纳米科技的不断发展，国内外众多研究者的工作注意力都转移到纳米材料上，研究发现纳米材料对植物生长具有调节和促进作用。课题组前期研究发现，一定浓度的富勒烯处理玉米后，对玉米种子的萌发、早期的生长发育及生物量的积累均有促进作用，并且在干旱胁迫条件处理下，富勒烯处理的玉米抗旱性明显提高。大量研究表明，富勒烯能清除活性氧，具有体外抗氧化性作用，ROS可以作为一种逆境信号，参与植物的生长调节，在植物的根系生长过程发挥着重要的作用。由此推测:富勒烯促进玉米根系伸长的作用，可能与其改变了根尖ROS的含量及分布有关，但作用机制并不清楚。本实验利用一定浓度的富勒烯，在不同的条件下处理玉米及模式植物拟南芥的种子和幼苗，从这两种植物的表型根系的长度，以及生理水平上相关酶活的测定，对其进行探索研究。实验结果如下:
　　(1)不同条件下富勒烯处理对玉米及拟南芥根系表型的影响
　　用50ug/ml的富勒烯溶液在正常条件下对玉米进行培养，根系明显比对照长，进一步研究发现，在5％PEG干旱胁迫条件下进行培养，50ug/ml处理样根长伸长效果依然明显;在8mMH2O2条件下用不同浓度（0ug/ml、50ug/ml以及80ug/ml）富勒烯对玉米进行处理，结果发现，在这些条件处理下，含有50ug/ml、80ug/ml浓度富勒烯培养的玉米根系长度均长于对照组，并且在正常条件下和过氧化氢处理条件下，不同浓度富勒烯处理的玉米生物量与对照相比也有显著的差异;将拟南芥在正常不含富勒烯的MS培养基上长至6天后，转移至含有不同浓度(0ug/ml、20ug/ml、30ug/ml)富勒烯的MS培养基上，同时在培养基上施加终浓度为1mM的过氧化氢，每隔24h对拟南芥的表型进行观察，对其根长进行测量，并每隔24h后计算根长伸长差值;结果发现，含有20ug/ml、30ug/ml浓度的富勒烯拟南芥根长长于0ug/ml拟南芥根长，且根系伸长量比对照也要多。初步判定:富勒烯促进玉米根系的伸长可能与ROS相关。
　　(2)不同条件下富勒烯处理对玉米及拟南芥生理上的影响
　　在正常条件下和5％PEG6000模拟干旱胁迫下，对不同浓度(0ug/ml、50ug/ml)富勒烯处理的玉米根系中POD、CAT、APX等酶活生理指标进行分析发现，50ug/ml处理之下POD、CAT、APX活性与对照相比均呈增长趋势，测得H2O2含量均比对照含量低;在正常条件下和50mM甘露醇干旱胁迫条件下，用不同浓度(0ug/ml、10ug/ml、20ug/ml)富勒烯处理拟南芥8天后，用DAB染液对拟南芥根系进行染色观察，结果发现，在10ug/ml、20ug/ml浓度的处理下，根系颜色均较浅，且20ug/ml浓度处理下拟南芥根系颜色更浅。由此实验现象推测:富勒烯促进植物根系的伸长可能提高了植株体内一些保护酶的活性，同时改变了植株根尖ROS的含量，从而增强了植株自身的抗旱性，且ROS的改变量与富勒烯的浓度密切相关。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 文献综述

1．1 纳米材料简介

1．1．1 纳米材料的定义

1．1．3 纳米材料的应用

1．2 碳纳米材料

1．3 碳纳米材料富勒烯简介

1．3．1 碳纳米材料富勒烯的主要性能

1．4 碳纳米材料在植物生长方面的作用

1．4．1 对植物生长发育的促进作用

1．4．2 对植物生长发育的抑制作用

1．5 碳纳米材料调节植物生长作用机制的探索

1．5．1 碳纳米材料促进植物生长的作用机制

1．5．2 碳纳米材料抑制植物生长的作用机制

1．6 活性氧的产生及在植物体内的作用

1．6．1 活性氧的产生

1．6．2 活性氧在植物体内的作用

1．6．3 活性氧作为信号分子在信号转导中的作用

1．7 植物体内清除R0$的抗氧化酶类系统

1．8 本实验研究目的及意义

第二章 富勒烯衍生物对玉米和拟南芥表型及生理上的影响

2．1 引言

2．2 试验材料

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器

2．2．3 常用试剂

2．2．4 培养基类型

2．3 实验方法

2．3．1 富勒烯对玉米进行水培处理

2．3．2 富勒烯对拟南芥植株进行处理

2．3．3 玉米植株PEG6000模拟干旱胁迫生理指标测定

2．4 实验结果

2．4．1 正常条件下富勒烯处理对玉米根长的影响

2．4．2 干旱胁迫条件下富勒烯处理对玉米根长的影响

2．4．3 正常水培玉米两天后富勒烯处理对玉米根长的影响

2．4．4 正常水培玉米两天后富勒烯+过氧化氢处理对玉米根长的影响

2．4．5 过氧化氢处理条件下富勒烯处理对拟南芥根长的影响

2．4．6 富勒烯及过氧化氢处理条件下对玉米生物量的影响

2．4．7 玉米植株PEG6000模拟干旱胁迫条件下POD酶活测定结果

2．4．8 玉米植株PEG6000模拟干旱胁迫条件下CAT酶活测定结果

2．4．9 玉米植株PEG6000模拟干旱胁迫条件下APX酶活测定结果

2．4．10 玉米植株PEG6000模拟干旱胁迫条件下H2O2含量测定结果

2．4．11 正常条件下富勒烯处理拟南芥DAB染色结果

2．4．12 干旱胁迫条件下富勒烯处理拟南芥DAB染色结果

2．5 结论

参考文献