一氧化氮(NO)在硝酸盐调节玉米根伸长中的作用

摘要

植物根系大小和形态是决定植物吸氮能力的重要因素，而植物根系生长发育与土壤中营养元素的分布及其有效性密切相关，尤其是硝酸盐。然而目前关于硝酸盐调节植物根系生长的生理机制仍不清楚。一氧化氮(NO)是一种重要的气体信号分子，参与植物体内多种生理生化过程，包括调节根的生长发育。本研究以玉米自交系478为材料，采用营养液培养法，探讨了NO在硝酸盐调节玉米根系生长中的作用。主要结果和结论如下：
　　 玉米幼苗在不同硝酸盐水平下生长7天后，主根伸长随着硝酸盐浓度的升高而下降；与0.01 mM硝酸盐处理下的玉米主根伸长相比，0.1 mM和1 mM硝酸盐处理对玉米主根伸长分别抑制了30％和36％。随着硝酸盐浓度的增加，玉米主根根尖过氧化氢(H2O2)含量表现出降低的趋势，而抗氧化酶，如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性则表现出增加的趋势。外源供应过氧化氢对低浓度硝酸盐(0.01 mM)和高浓度硝酸盐(10mM)处理下的玉米根伸长都没有影响，这表明了根尖过氧化氢含量的下降不是高浓度硝酸盐抑制玉米主根伸长的原因。
　　 NO供体硝普钠(SNP)能够缓解高浓度硝酸盐对玉米主根伸长的抑制，而对低浓度硝酸盐处理下的主根伸长没有影响，而且NO清除剂亚甲基兰(MB)和NO合成酶抑制剂Nω-硝基-L-精氨酸(L-NNA)显著抑制了低浓度硝酸盐处理下的玉米主根伸长，而对高浓度硝酸盐处理下的玉米主根伸长没有影响。用NO特异性荧光染料4,5-二氨基乙酰乙酸荧光素(DAF-2DA)检测结果表明：高浓度硝酸盐显著降低玉米根尖NO含量。而玉米根中的硝酸还原酶活性随硝酸盐浓度的增加而增加。以上结果说明，高浓度硝酸盐抑制玉米主根伸长可能是与根尖NO合成酶的下调所导致的内源NO含量的降低有关。
　　 另外，外源生长素(IAA)能缓解高浓度硝酸盐对玉米主根伸长的抑制，同时，也增加了高浓度硝酸盐处理下玉米根中内源NO含量，而对低浓度硝酸盐处理下的玉米根中内源NO没有影响。因此推测，根尖生长素的下降导致内源NO含量的降低可能是高浓度硝酸盐抑制玉米主根伸长的原因。

目录

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论文说明：缩写词

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第一章引言

1.1硝酸盐对植物根系生长的调节

1.1.1植物根系生长对硝酸盐的响应

1.1.2硝酸盐调节根系生长发育的生理机制

1.1.3激素在硝酸盐调节植物根系生长发育中的作用

1.2一氧化氮在植物中的作用

1.2.1一氧化氮的生物学特性

1.2.2植物体内一氧化氮的来源

1.2.3一氧化氮对植物抗逆性的调节

1.2.4一氧化氮对植物生长发育的影响

1.2.5一氧化氮与植物激素的关系

1.3 问题的提出

第二章研究方案和技术路线

2.1研究目标

2.2研究方案

2.3技术路线

第三章材料与方法

3.1植物材料和生长条件

3.2根长的测定

3.3根中过氧化氢含量的测定

3.4根中内源一氧化氮的测定

3.5粗提酶液的提取和酶活测定

3.5.1硝酸还原酶(NR)活性的测定

3.5.2超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

3.5.3过氧化氢酶(CAT)活性的测定

3.5.4过氧化物酶(POD)活性的测定

第四章结果与分析

4.1不同浓度硝酸盐对玉米根伸长的影响

4.2硝酸盐处理对根中内源过氧化氢含量的影响

4.3 I从和NO对高、低浓度硝酸盐处理下玉米主根伸长的影响

4.4高、低浓度硝酸盐对根中内源NO含量的影响

第五章讨论与结论

5.1讨论

5.2结论

参考文献

致 谢

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