γ-氨基丁酸对白三叶种子萌发及幼苗抗旱性的影响

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10μmol/L的GABA均能够促进白三叶种子萌发，0.1μmol/LGABA作用效果最明显;进一步研究表明GABA可能通过能增加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。

目录

缩略词对照表

摘要

1 前言

2 GABA对白三叶种子萌发的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 材料与处理

2．1．2 测定方法

2．2 结果与分析

2．2．1 GABA对白三叶种子发芽率的影响

2．2．2 GABA对白三叶种子萌发过程中淀粉酶活性的影响

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

2．2．4 GABA调控白三叶种子萌发的信号转导机制

2．3 讨论

2．3．1 GABA促进白三叶种子萌发的作用机制

2．3．2 Ca2+在GABA促进白三叶种子萌发中的作用

2．3．3 NO在GABA促进白三叶种子萌发中的作用

3 GABA提高白三叶幼苗抗旱性的可能机制

3．1 材料与方法

3．1．1 材料与处理

3．1．2 测定方法

3．2 结果与分析

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

3．2．2 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗活性氧代谢影响

3．2．3 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗渗透调节物质的影响

3．2．4 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗内源激素含量的影响

3．3 讨论

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

3．3．2 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗活性氧代谢的影响

3．3．3 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗渗透调节物质的影响

3．3．4 干旱胁迫下GABA对白三叶幼苗内源激素含量的影响

4 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

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