二氧化硫与硫化氢快速诱导小麦种子萌发及调控水解酶活性的信号机制

摘要

本实验采用亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液作为二氧化硫(SO2)溶液供体培养小麦种子，发现低浓度SO2溶液可以提高小麦种子发芽率，促进胚根和胚芽的形成与生长；当SO2溶液浓度为1.0 mmol/L时促进效应最明显。而且使用SO2溶液培养的小麦种子胚乳液化的速度加快，表明SO2处理有助于萌发种子中储存物质的动员。进一步采用聚丙烯酰胺凝胶电泳和分光光度法检测萌发早期种子中淀粉酶与酯酶的活性，结果发现SO2可以提高小麦种子萌发早期淀粉酶与酯酶的活性，且呈现一定的浓度效应：当SO2浓度为1.0 mmol/L及以下时，种子中的淀粉酶与酯酶活性随SO2浓度升高而增强；当SO2浓度高于1.0mmol/L时，种子淀粉酶与酯酶活性随SO2浓度升高而减弱。以蒸馏水培养为对照，使用1.0 mmol/L SO2培养种子3、6、9、12 h发现，在种子萌发到第9 h时，淀粉酶活性最强，而酯酶在萌发过程中活性却没有明显差异。分别对α-与β-淀粉酶的活性进行研究，结果表明SO2诱导表达的淀粉酶是β-淀粉酶，而不是α-淀粉酶。进一步研究表明，SO2可以提高潜伏态β-淀粉酶活性，而自由态β-淀粉酶活性却不受影响。以钠离子(Na+)及不同含硫离子，作为SO2供体亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液的对照，处理小麦种子后的结果发现，SO2供体亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液对淀粉酶具有最为有效的激活效应，表明SO2供体亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液激活淀粉酶的效应物质为SO2。有意思的是，SO2处理可以提高种子中内源H2S含量，且呈现浓度依赖效应。
　　 另外，本文以硫氢化钠作为硫化氢(H2S)的供体处理小麦种子，与SO2相类似，信号分子H2S同样可以增强小麦种子淀粉酶活性，且最佳浓度为0.4 mmol/L。使用0.4 mmol/L H2S培养种子3、6、9、12 h发现，处理6h时，淀粉酶活性最强。与SO2不同的是，H2S可以同时增强种子自由态与潜伏态β-淀粉酶。
　　 种子在逆境情况下会发生萌发抑制现象，在汞胁迫条件下，小麦种子的发芽率明显降低。而使用SO2溶液预处理12小时，可以有效提高汞离子胁迫下小麦种子发芽率，显著增强淀粉酶和酯酶的活性，表明SO2信号可能介导了种子萌发的内部机制。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章前言

1.1种子的结构特征

1.2种子的萌发与休眠

1.2.1种子的萌发

1.2.2种子的休眠

1.3谷物种子中的水解酶及研究进展

1.3.1淀粉酶研究进展

1.3.2酯酶研究进展

1.4汞对植物的毒害作用

1.5二氧化硫研究进展

1.6硫化氢研究进展

1.7本课题研究的的目的、意义和内容

1.7.1研究目的

1.7.2研究意义

1.7.3研究内容

1.7.4实验流程图

第二章二氧化硫与硫化氢对小麦种子萌发的影响

2.1材料与试剂

2.1.1材料

2.1.2试剂

2.1.3溶液的配制

2.2仪器与设备

2.3实验方法

2.3.1小麦种子萌发早期发芽率及生理指标的测定

2.3.2小麦种子萌发过程中发芽率的测定

2.3.3小麦种子胚乳液化实验

2.3.4内源H2S含量的测定

2.4结果与分析

2.4.1二氧化硫对小麦种子萌发的影响

2.4.2 H2S供体NaHS对小麦种子萌发的影响

2.4.3 SO2溶液对小麦种子内源H2S含量的影响

2.5讨论

2.6本章小结

第三章二氧化硫对小麦种子萌发早期水解酶活性的影响

3.1材料与试剂

3.1.1材料

3.1.2试剂

3.1.3溶液的配制

3.2仪器与设备

3.3实验方法

3.3.1小麦种子淀粉酶活性(表观)测定

3.3.2淀粉酶酶液的制备

3.3.3淀粉酶与酯酶活性电泳及染色

3.3.4淀粉酶活力测定

3.4结果与分析

3.4.1二氧化硫对萌发早期小麦种子中总淀粉酶活性的影响

3.4.2 SO2对萌发早期小麦种子中α-淀粉酶与β-淀粉酶活性的影响

3.4.3 SO2对萌发小麦种子中自由态与潜伏态β-淀粉酶活性的影响

3.4.4不同浓度SO2对半粒种子自由态与潜伏态β-淀粉酶活性的影响

3.4.5不同硫化物对小麦种子淀粉酶活性的影响

3.4.6 SO2对小麦种子萌发早期酯酶活性的影响

3.5讨论

3.6本章小结

第四章硫化氢对小麦种子萌发早期水解酶活性的影响

4.1材料与试剂

4.1.1材料

4.1.2试剂

4.1.3溶液的配制

4.2仪器与设备

4.3实验方法

4.3.1淀粉酶酶液的制备

4.3.2淀粉酶活性电泳及染色

4.4结果与分析

4.4.1不同浓度H2S溶液对小麦种子总淀粉酶活性的影响

4.4.2 H2S溶液对小麦种子萌发过程中总淀粉酶活性的影响

4.4.3不同浓度H2S溶液对小麦种子自由态与潜伏态β-淀粉酶活性的影响

4.4.4不同含硫化合物对小麦种子淀粉酶活性的影响

4.5讨论

4.6小结

第五章二氧化硫对汞胁迫下小麦种子萌发及水解酶活性的影响

5.1材料与试剂

5.1.1材料

5.1.2试剂

5.1.3溶液的配制

5.2仪器与设备

5.3实验方法

5.3.1汞离子对小麦种子表观发芽率的影响

5.3.2二氧化硫对汞离子胁迫下小麦种子发芽率的影响

5.3.3二氧化硫对汞离子胁迫下小麦种子淀粉酶与酯酶酶液的制备

5.3.4淀粉酶与酯酶活性电泳及染色

5.4结果与分析

5.4.1汞离子对小麦种子表观发芽率的影响

5.4.2汞离子对小麦种子发芽率的影响曲线

5.4.3二氧化硫对汞胁迫下缓解小麦种子萌发的效应

5.4.4二氧化硫对汞离子胁迫下小麦种子发芽率的影响曲线

5.4.5二氧化硫对汞离子胁迫下小麦种子淀粉酶活性的影响

5.4.6二氧化硫对汞离子胁迫下小麦种子酯酶活性的影响

5.5讨论

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

硕士期间发表论文