乙烯和过氧化氢处理对渍水胁迫下小麦根系通气组织形成及耐渍性的影响
本研究利用水培实验，以扬麦16为试验材料，探究了外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦次生根通气组织的形成规律以及对小麦耐渍性的影响。结果表明，在渍水72h后，距离小麦根尖4cm以上的部位形成了较为成熟的通气组织，并且渍水前预喷施外源乙烯和过氧化氢均诱导了渍水后小麦内源乙烯及过氧化氢的积累，加剧了渍水后细胞程序性死亡（PCD）的程度，从而产生了更多的通气组织。与对照相比，渍水前预喷施乙烯和过氧化氢处理次生根通气组织形成比较多，而渍水前预喷施乙烯抑制剂和过氧化氢抑制剂次生根通气组织形成较少。此外，与渍水处理相比，渍水前预喷施乙烯和过氧化氢的处理小麦叶片光合能力增强，抗氧化能力提高，抗衰老能力增强，而预喷施相应的抑制剂处理对于这些能力增强的幅度均有所减弱。可见渍水胁迫下，乙烯和过氧化氢能够促进小麦通气组织的形成，同时适当浓度的乙烯和过氧化氢能够提高小麦耐渍性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验设计 2
1.2测定项目及方法 2
1.3数据分析3
2结果与分析3
2.1连续渍水对小麦植株的影响3
2.1.1连续渍水对营养液中溶解氧含量的影响 4
2.1.2连续渍水对小麦根系通气组织形成的影响 4
2.1.3连续渍水对小麦次生根中乙烯和过氧化氢含量的影响 5
2.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系通气组织形成的影响 5
2.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦耐渍性的影响 6
2.3.1外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系形态的影响 6
2.3.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片叶绿素含量和光合特性的影响 7
2.3.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片ROS相关含量及膜脂过氧化的影响8
2.3.4外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片抗氧化系统相关酶活性的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
影响 9
3讨论与小结9
3.1连续渍水对小麦植株的影响9
3.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦植株的影响 10
3.2.1外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系通气组织的影响10
3.2.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系形态的影响10
3.2.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦植株生理生化的影响10
致谢 11
参考文献11
乙烯和过氧化氢处理对渍水胁迫下小麦根系通气组织形成及耐渍性的影响
引言
引言
小麦作为旱生作物，在正常条件下，其根系一般不会有通气组织的产生，但在渍水胁迫下，根系产生适应性变化能产生通气组织。由渍害引起的通气组织形成最为常见，因而得到了广泛的研究。渍水时，小麦根部被水淹没，根部周围氧气含量降低到较低水平，因此小麦根部感受到最直接的逆境是低氧胁迫[1]。通气组织的形成是部分旱生作物应对低氧胁迫的一种保护措施，作物通过通气组织将地上部的氧气运输到根部，以维持根部的能量供应及代谢需求[2]。另外，作为根系气体交换的通道，通气组织还有排泄渍水胁迫下产生的有毒害气体的功能。研究发现，水稻田在淹水情况下，水稻根际土壤中产生了大量的甲烷气体，全部都由根系通气组织释放到大气中[3]。因而，在渍水胁迫下下，通气组织对渍害的缓解作用是显而易见的。
通气组织按形成方式分主要分为溶生性通气组织和裂生型通气组织[4]，根系中多出现溶生性通气组织，如水稻、玉米等根系的通气组织就属于这种类型[6]。研究发现，水稻通气组织的形成过程主要有细胞生长停止，间隙增大；细胞程序性死亡并且发生自溶；内含物消失，细胞收缩并形成通气组织[7]。小麦通气组织形成与水稻通气组织形成有相似之处，因而后者为前者的研究提供了理论依据。渍水胁迫直接导致了根部缺氧，进而诱导活性氧（ROS）和乙烯等内源物质的积累，继而诱导了细胞程序性死亡（PCD），死亡的细胞形成空隙，这些空隙组成了通气组织，通气组织增加了根部的孔隙度，为根部有氧呼吸中氧气的供应提供更加顺畅的通道，为植物的生长提供了更多的能量，保证了植物受到较少伤害[8]。
大量研究结果表明，活性氧作为一种氧代谢的中间产物对正常的生理代谢功能具有促进和调节作用，主要表现在参与植物抗逆、各种信号转导方面[9]。最新的研究表明，活性氧作为前导信号对乙烯的合成具有调控作用，植物在各种正常或应激的生长条件下首先诱导了活性氧产生水平的变化，活性氧在基因或蛋白质水平上影响ACC合酶和ACC氧化酶的活性水平，从而调节乙烯的生物合成[10]。而这两者在小麦渍水胁迫中是否存在这种调控关系尚不清楚，还有待进一步研究。
植物在土壤渍水时根系细胞适应缺氧胁迫的改变主要包括根部形态和生理生化两个方面。其中根部形态适应性状主要包括根的生长、根际泌氧（ROL）屏障的形成等，而生理代谢适应主要包括呼吸速率、膜脂过氧化程度、抗氧化剂活性等[11]。小麦受到渍害胁迫后，根部生长会严重受阻，根长、根直径和根表面积会显著减小，同时，许多湿生植物根系在表皮、下皮层或亚表皮层完全或部分有ROL屏障，可导致耐渍性增加。在植物根部生理生化的变化方面，土壤渍水也造成了质膜相对透性和膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量的增加，呼吸速率及根系活力下降。超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的变化会影响膜脂过氧化程度。当SOD和POD活性降低时，膜脂过氧化加剧，质膜透性明显增大，生理功能显著衰退[12]。此外，土壤渍水造成植物体内活性氧（ROS）的产生和清除失衡，大量活性氧积累，对植物细胞膜、蛋白质和核酸等造成严重伤害，影响植物的正常生长发育。最近有研究表明，耐渍小麦品种之间的抗氧化剂及氧化还原酶水平有显著差异，可作为麦类耐渍性强弱的生理指标[13]。
因此，本研究选用扬麦16为试验材料，研究了外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦次生根通气组织形成规律以及对小麦耐渍性的影响，为进一步提高大田生产中小麦抗渍能力提供理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验设计
选用扬麦16为试验材料，挑选尺寸和外观一致的种子，4℃保存3天，之后于20℃催芽24h，挑选露白一致的种子，置于用盐酸消毒洗净的沙子中，加适量水培养至第一片叶片完全伸出，然后移苗至Hoagland营养液中，通气泵24h保持通空气状态，每3天更换一次营养液，水培至四叶一心时期对小麦进行液面喷施 0.1mmol/L乙烯利（E）及其抑制剂0.5mmol/L AOA（A），0.1mmol/L过氧化氢（H）及其清除剂0.5mmol/L DMTU（D），另设空白(C)对照和渍水(W)对照，2天后进行渍水胁迫，处理4天。对照处理继续保持通空气，渍水处理停止通空气，改通氮气，模拟土壤缺氧条件。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1试验设计 2
1.2测定项目及方法 2
1.3数据分析3
2结果与分析3
2.1连续渍水对小麦植株的影响3
2.1.1连续渍水对营养液中溶解氧含量的影响 4
2.1.2连续渍水对小麦根系通气组织形成的影响 4
2.1.3连续渍水对小麦次生根中乙烯和过氧化氢含量的影响 5
2.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系通气组织形成的影响 5
2.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦耐渍性的影响 6
2.3.1外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系形态的影响 6
2.3.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片叶绿素含量和光合特性的影响 7
2.3.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片ROS相关含量及膜脂过氧化的影响8
2.3.4外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦叶片抗氧化系统相关酶活性的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
影响 9
3讨论与小结9
3.1连续渍水对小麦植株的影响9
3.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦植株的影响 10
3.2.1外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系通气组织的影响10
3.2.2外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦根系形态的影响10
3.2.3外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦植株生理生化的影响10
致谢 11
参考文献11
乙烯和过氧化氢处理对渍水胁迫下小麦根系通气组织形成及耐渍性的影响
引言
引言
小麦作为旱生作物，在正常条件下，其根系一般不会有通气组织的产生，但在渍水胁迫下，根系产生适应性变化能产生通气组织。由渍害引起的通气组织形成最为常见，因而得到了广泛的研究。渍水时，小麦根部被水淹没，根部周围氧气含量降低到较低水平，因此小麦根部感受到最直接的逆境是低氧胁迫[1]。通气组织的形成是部分旱生作物应对低氧胁迫的一种保护措施，作物通过通气组织将地上部的氧气运输到根部，以维持根部的能量供应及代谢需求[2]。另外，作为根系气体交换的通道，通气组织还有排泄渍水胁迫下产生的有毒害气体的功能。研究发现，水稻田在淹水情况下，水稻根际土壤中产生了大量的甲烷气体，全部都由根系通气组织释放到大气中[3]。因而，在渍水胁迫下下，通气组织对渍害的缓解作用是显而易见的。
通气组织按形成方式分主要分为溶生性通气组织和裂生型通气组织[4]，根系中多出现溶生性通气组织，如水稻、玉米等根系的通气组织就属于这种类型[6]。研究发现，水稻通气组织的形成过程主要有细胞生长停止，间隙增大；细胞程序性死亡并且发生自溶；内含物消失，细胞收缩并形成通气组织[7]。小麦通气组织形成与水稻通气组织形成有相似之处，因而后者为前者的研究提供了理论依据。渍水胁迫直接导致了根部缺氧，进而诱导活性氧（ROS）和乙烯等内源物质的积累，继而诱导了细胞程序性死亡（PCD），死亡的细胞形成空隙，这些空隙组成了通气组织，通气组织增加了根部的孔隙度，为根部有氧呼吸中氧气的供应提供更加顺畅的通道，为植物的生长提供了更多的能量，保证了植物受到较少伤害[8]。
大量研究结果表明，活性氧作为一种氧代谢的中间产物对正常的生理代谢功能具有促进和调节作用，主要表现在参与植物抗逆、各种信号转导方面[9]。最新的研究表明，活性氧作为前导信号对乙烯的合成具有调控作用，植物在各种正常或应激的生长条件下首先诱导了活性氧产生水平的变化，活性氧在基因或蛋白质水平上影响ACC合酶和ACC氧化酶的活性水平，从而调节乙烯的生物合成[10]。而这两者在小麦渍水胁迫中是否存在这种调控关系尚不清楚，还有待进一步研究。
植物在土壤渍水时根系细胞适应缺氧胁迫的改变主要包括根部形态和生理生化两个方面。其中根部形态适应性状主要包括根的生长、根际泌氧（ROL）屏障的形成等，而生理代谢适应主要包括呼吸速率、膜脂过氧化程度、抗氧化剂活性等[11]。小麦受到渍害胁迫后，根部生长会严重受阻，根长、根直径和根表面积会显著减小，同时，许多湿生植物根系在表皮、下皮层或亚表皮层完全或部分有ROL屏障，可导致耐渍性增加。在植物根部生理生化的变化方面，土壤渍水也造成了质膜相对透性和膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量的增加，呼吸速率及根系活力下降。超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的变化会影响膜脂过氧化程度。当SOD和POD活性降低时，膜脂过氧化加剧，质膜透性明显增大，生理功能显著衰退[12]。此外，土壤渍水造成植物体内活性氧（ROS）的产生和清除失衡，大量活性氧积累，对植物细胞膜、蛋白质和核酸等造成严重伤害，影响植物的正常生长发育。最近有研究表明，耐渍小麦品种之间的抗氧化剂及氧化还原酶水平有显著差异，可作为麦类耐渍性强弱的生理指标[13]。
因此，本研究选用扬麦16为试验材料，研究了外源喷施乙烯和过氧化氢对渍水胁迫下小麦次生根通气组织形成规律以及对小麦耐渍性的影响，为进一步提高大田生产中小麦抗渍能力提供理论依据和技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验设计
选用扬麦16为试验材料，挑选尺寸和外观一致的种子，4℃保存3天，之后于20℃催芽24h，挑选露白一致的种子，置于用盐酸消毒洗净的沙子中，加适量水培养至第一片叶片完全伸出，然后移苗至Hoagland营养液中，通气泵24h保持通空气状态，每3天更换一次营养液，水培至四叶一心时期对小麦进行液面喷施 0.1mmol/L乙烯利（E）及其抑制剂0.5mmol/L AOA（A），0.1mmol/L过氧化氢（H）及其清除剂0.5mmol/L DMTU（D），另设空白(C)对照和渍水(W)对照，2天后进行渍水胁迫，处理4天。对照处理继续保持通空气，渍水处理停止通空气，改通氮气，模拟土壤缺氧条件。
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