茭白肉质茎膨大期间的氧化胁迫研究

摘要

茭白(Zizania latifolia Turcz.)是原产于中国大陆的一种重要的水生蔬菜,属于禾本科多年生水生植物。茭白的茎端数节能够在短期内迅速膨大形成肥大的肉质茎,其膨大机制一般认为与茭白植株中寄生的一种称为菰黑粉菌(Ustilago esculenta P.Henn.)的真菌大量繁殖有关。
　　 本文旨在从氧化胁迫的角度,研究茭白肉质茎膨大期间氧化胁迫程度的变化情况,为进一步研究茭白肉质茎膨大机理提供科学依据。主要研究结果如下:
　　 1、以“灰茭”中的黑粉菌孢子为材料,研究了H2O2对菰黑粉菌孢子萌发的效应。结果显示,75μM的H2O2下仍可观察到孢子萌发,而低浓度H2O2(15μM)不仅不会抑制黑粉菌孢子的萌发,反而可以起到促进萌发的作用。进一步研究表明,黑粉菌孢子具有促进H2O2降解的能力,2.0×106/ml孢子降解H2O2速率与5μM Fe2+相当。
　　 2、以“雄茭”为参照研究茭白肉质茎膨大期间的氧化胁迫状况。结果显示,膨大开始后,茎中H2O2和丙二醛(MDA)含量快速上升,并分别在膨大6和8d达到最大,此后降至膨大初期水平。抗坏血酸(AsA)在即将膨大前小幅上升,随后快速下降并处于较低水平,氧化型抗坏血酸比例在膨大开始时较低,随后则处于较高水平。谷胱甘肽(GSH)含量变化与AsA类似,也呈现先升后降的趋势。“雄茭”茎顶端组织的MDA、H2O2、AsA及GSH含量与膨大前的肉质茎相近或更低些,而同样没有黑粉菌侵入的成熟叶片中,MDA和GSH水平在植株孕茭期间的相对变化幅度都较小。可见,肉质茎膨大期间氧化胁迫逐渐加重是菰黑粉菌活动引起的,抗坏血酸和谷胱甘肽等抗氧化剂在清除膨大肉质茎活性氧的过程中贡献不大。
　　 3、肉质茎膨大期间,过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性都呈现先升后降的趋势,且都在8d达到峰值。超氧化物歧化酶(SOD)活性在膨大前比较稳定,膨大开始后活性升高,至2d达到最大,随后降低,至6d后又缓慢回升,但直至12d仍低于膨大前期水平。过氧化物酶(POD)活性在膨大期间呈持续升高趋势,尤其后期(8d后)上升迅速。“雄茭”茎顶端组织中的CAT活性接近正常茭未膨大时的活性水平,而APX、POD和SOD活性则均高于正常茭。从抗氧化酶活力在肉质茎膨大期间的变化趋势分析,CAT和APX可能在清除ROS过程中起着主导作用,SOD主要在膨大初期发挥作用,而POD则有可能在肉质茎发育后期的细胞体积迅速膨大过程中发挥作用。对照抗氧化剂水平的变化趋势可见,对氧化胁迫最先响应的是AsA和GSH等抗氧化剂,随后才是SOD等抗氧化酶的响应。
　　 4、H2O2含量是氧化胁迫水平的重要特征,其测定的准确性尤为重要。本文研究了Ti(IV)-PAR法测定H2O2含量需要注意的一些影响因素。主要内容包括:(1)论证了偏磷酸(HPO3)会严重干扰TiIV-PAR-H2O2复合体的形成,不适宜作为H2O2测定的提取液;(2)研究了pH对H2O2测定的影响,指出了能准确测定H2O2的pH范围;(3)提出了采用Tris作为缓冲液的H2O2测定系统,该系统能有效缓冲TCA提取液酸性,操作简便,适合测定的pH范围较宽(7.6～9.0)、反应时间缩短(10min,37℃)。

目录

文摘

英文文摘

致谢

论文说明:缩略词

第1章 文献综述

1.1 茭白的生物学特性

1.2 菰黑粉茵

1.2.1 黑粉菌冬孢子和菌丝体的形态特征

1.2.2 黑粉菌对茭白的入侵

1.3 茭白植株的组织病理研究

1.4 孕茭期间的生理生化研究

1.5 植物的氧化胁迫

1.6 小结

第2章 菰黑粉菌孢子萌发与过氧化氢

2.1 H2O2对黑粉茵孢子萌发的影响

2.1.1 材料与方法

2.1.2 结果与分析

2.2 黑粉菌孢子对H2O2的降解作用

2.2.1 材料与方法

2.2.2 结果与分析

第3章 茭白肉质茎膨大期间抗氧化剂胁迫响应

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 仪器与试剂

3.1.3 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 茭白肉质茎膨大期间的鲜重变化

3.2.2 MDA含量变化

3.2.3 H2O2含量变化

3.2.4 抗坏血酸含量变化

3.2.5 GSH含量变化

3.3 讨论

3.3.1 茭白肉质茎膨大期间的氧化胁迫

3.3.2 肉质茎澎大期间抗氧化剂含量变化

第4章 茭白肉质茎膨大期间抗氧化酶胁迫响应

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 仪器与试剂

4.1.3 实验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 茭白肉质茎膨大期间的蛋白质含量变化

4.2.2 CAT活性变化

4.2.3 APX活性交化

4.2.4 POD活性变化

4.2.5 SOD活性变化

4.3 讨论

4.3.1 肉质茎澎大期间的抗氧化酶活力变化

4.3.2 肉质茎膨大期间的抗氧化剂和抗氧化酶响应

4.3.3 氧化胁追与茭白肉质茎膨大机理的联系

第5章 TI(IV)-PAR法测定H2O2的缓冲体系以及偏磷酸干扰

5.1 偏磷酸干扰TI(IV)-PAR法测量H2O2

5.1.1 实验方法

5.1.2 结果与分析

5.1.3 结论

5.2 氨水中和体系的PH范围

5.2.1 实验方法

5.2.2 结果与分析

5.3 TPIS缓冲体系

5.3.1 实验方法

5.3.2 结果与分析

5.3.3 讨论

参考文献

附:在读期间发表论文情况