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过氧化氢对白沙蒿种子萌发的影响

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:24555
  • 论文编号:el2022020811195927798
  • 日期:2022-02-08
  • 来源:上海论文网

农学论文哪里有?本文对外源添加 H2O2、DPI 的白沙蒿种子萌发变化、种子活力、生理变化、生化变化进行了研究,并探讨了外源添加对白沙蒿萌发的生态意义,但以下几个方面还有待进一步的研究和探讨:(1)白沙蒿种子表面有一层不同于其他植物的粘液物质,在外源添加萌发过程中萌发特性的改变是否与这层粘液物质有关还需要更进一步的验证。


第一章 绪论


1.2 文献综述

1.2.1 活性氧

植物有氧代谢中部分氧气(O2)受氧化还原反应的影响,产生了活性较强的ROS,其中包括过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O2-)和羟自由基(·OH)以及一氧化氮(NO)等。O2接受电子传递,形成O2-,植物在正常环境下,通过电子转移、光合作用等产生少量的O2(Halliwell and Gutteridge,1989;刘树森,2005)。O2-除了能自身歧化为H2O2,也能通过SOD的催化歧化产生H2O2(赵丽英等,2005)。H2O2为中性时,更具有稳定性,但因为其具有成对的电子,可以穿透生物质膜,对植物产生伤害(Halliwell and Gutteridge,1989)。所以,当H2O2的浓度较低时,其可作为ROS的信号传导分子,对生物特定的过程进行调控,或者当植物遭受到外界逆境胁迫时,可以参与介导,使植物对外界环境形成抗逆性(Neill and Desikan,2002)。而当H2O2的浓度较高时,植物中的半胱氨酸和甲硫氨酸的含硫基团可以被H2O2氧化,使植物在反应过程中一些酶失活。同时,H2O2也能氧化植物中的磷酸酶、蛋白激酶含硫醇基的转录因子,可以诱发植物细胞程序的进一步死亡(Moller et al.,2007;Kaiser,1979)。

过氧化氢酶(CAT)主要存在于细胞内的氧化物中,对H2O2的清除起重要作用,对H2O2的亲和性低,虽清除速度快,但对H2O2的作用有限。不过,对H2O2的亲和性高的,如APX等(林文洁和陈丽晖,1998)。此外,H2O2也能作为POD(过氧化物酶)的底物,其与O2ˉ反应形成·OH,而被清除(Haber-Weiss反应Halliwell and Gutteridge,1989)。而·OH是ROS中活性最高的,可以氧化植物中的多数物质分子,造成植物细胞的膜脂过氧化以及损伤蛋白等细胞。但是,植物细胞内清除·OH的酶促反应较为缺乏,因此,·OH的逐渐积累也可以造成植物细胞的损伤(苏立强,2016)。

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第三章 结果与分析


3.1 添加 H2O2、DPI 最适浓度的筛选

如图 3.1 所示,7d 后,对照种子发芽率为 58.40%。外源添加低浓度 H2O2(1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol /L),种子发芽率分别为 44.10%、38.60%、36.10%,比对照低 24.49%、33.90%、38.19%,其中 10 mmol/L H2O2 处理下白沙蒿种子发芽率最低,仅为对照的 61.82%;外源添加高浓度 H2O2(30 mmol/L、50 mmol/ L、70 mmol/L、100 mmol/L),种子发芽率分别为 75.60%、78.40%、74.40%、61.60%,均显著高于对照,其中 50 mmol/L 浓度下,白沙蒿种子发芽率最高,是对照的 1.34 倍。

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第四章 讨论


4.1 添加H2O2、DPI后对白沙蒿种子萌发的影响

种子萌发阶段,是植物生命周期中最重要的阶段之一。种子萌发的有效进行决定了幼苗的正常发育和生长。对植物种子来说,发芽是一个非常复杂的过程,从吸水开始,涉及到静止干燥种子向代谢活性状态的转变。胚胎的出现被认为是种子发芽的最后阶段(Weitbrecht et al .,2011;Bewley et al.,2013)。种子活力是种子特性的综合表现,种子活力的高低,决定了种子在萌发过程中的活性水平(杜利霞等, 2005; El-Keblawy and Al-Rawai, 2006),而发芽率是表示种子活力的重要指标 (Pukacka et al., 2007)。目前研究发现,低浓度H2O2处理促进谷类植物种子萌发,但高浓度H2O2限制谷类植物种子萌发,如水稻(Oryza sativa L)(王艳玲,2017)、小麦(卢金,2012)和玉米(Zea mays L)(张秀英,2009)的种子。本研究中,低、高浓度H2O2对白沙蒿种子萌发的作用与其他物种有所差异:低浓度H2O2添加下,白沙蒿种子发芽率为31.6%,显著低于对照,说明低浓度H2O2对白沙蒿种子的萌发有一定的抑制作用,同时加入DPI后,发芽率为36.00%,低于对照,与单纯添加低浓度H2O2相比并无显著差异,但显著高于单纯添加DPI时的发芽率,说明H2O2复合DPI处理下,白沙蒿种子的萌发与对照相比依然受到抑制,但逆转了单独添加DPI对种子发芽率的抑制作用,高浓度H2O2处理下,白沙蒿种子发芽率为78.40%,显著高于对照,说明高浓度H2O2添加下,白沙蒿种子的萌发得到促进。但同时加入DPI后,发芽率显著下降,与单纯添加H2O2相比,高浓度H2O2对种子发芽率促进的趋势被逆转,但也同样解除了单独添加DPI对种子发芽率的抑制作用;而对白沙蒿种子单独添加DPI后,白沙蒿种子的发芽率为21.20%,且发芽率随DPI浓度的增加而降低,种子的萌发特性发生改变 ,说明DPI能够抑制白沙蒿种子的萌发。


4.2 添加H2O2、DPI对白沙蒿种子膜透性的影响

植物细胞膜可以调节细胞内外物质的交换,种子活力的大小,可以由膜系统的完整性反映(徐炜等,2010),当植物处于逆境时,细胞膜会受到不同程度的破坏,膜的透性增加,细胞内部分电解质外渗,相对电导率增大。电导率大小可以反映种子细胞膜的完整性,膜结构破坏的程度与逆境的强度、时间、植物物种抗性等因素有关(张芬琴,2009)。本研究中,种子在不同浓度 H2O2、DPI处理下吸胀 24 h 后,相对电导率与对照相比均无显著差异;而吸胀 48 h 后,高浓度 H2O2 处理下,种子相对电导率显著高于对照,DPI 处理下,种子相对电导率显著低于对照,其余处理下相对电导率与对照间无显著差异,说明白沙蒿在高浓度 H2O2处理下,种子的细胞膜受到一定的损害,但却未能够影响种子正常的生长发育,其余处理下保持了种子细胞膜的完整性。

MDA 是植物体内发生由活性氧启动的膜脂过氧化过程中的产物,其可与蛋白质、酶发生作用,引起分子内和分子间的交联反应(徐炜等,2010)。因此,MDA可以反应膜脂过氧化的程度(Wilson and Mcdonald, 1986)。当植物处于逆境中时,活性氧代谢平衡被打破,活性氧大量积累。因此 MDA 含量的多少能够反应植物的抗逆性(张艳慧,2016)。有研究表明,白沙蒿种子内 MDA 含量先上升后下降,在 4℃贮藏下,膜完整性受损程度小,种子脂质过氧化程度低,未发生明显的种子老化和劣变现象(段国琴,2018),在结缕草(Zoysia japonica Steud)中发现,H2O2 预处理可有效降低氧化胁迫和寒害胁迫下植物体内 ROS 含量和膜脂过氧化程度,其缓解效应与预处理的浓度密切相关(Chen,2009)。


第五章 结论与展望


5.2 展望

本文对外源添加 H2O2、DPI 的白沙蒿种子萌发变化、种子活力、生理变化、生化变化进行了研究,并探讨了外源添加对白沙蒿萌发的生态意义,但以下几个方面还有待进一步的研究和探讨:

(1)白沙蒿种子表面有一层不同于其他植物的粘液物质,在外源添加萌发过程中萌发特性的改变是否与这层粘液物质有关还需要更进一步的验证。

(2)对白沙蒿种子进行 H2O2、DPI 外源添加后,表现出了不同的萌发特性,是由于作为荒漠植物适应环境的特殊性引起的,萌发可能受 ROS 和激素信号通路之间的相互作用影响,本研究只做了一些初步探索,这两者对种子萌发特性的影响还需从更多的生理和分子方面进行更深入的研究来进一步确定。

参考文献(略)

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