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1、四川大学 硕士学位论文 水杨酸对低温下水稻幼苗生理生化特性的影响 姓名：代其林 申请学位级别：硕士 专业：植物学 指导教师：林宏辉 20040501 水杨酸对低温下水稻幼苗生理生化特性的影响 植物学专业 研究生 代其林指导教师 林宏辉 水杨酸 ( s a l i c y l i c a c i d ， S A ) 是广泛分布于植物体内的一种酚类物质，目 前被认为是一种激素类物质， 对植物生长发育起着重要的调节作用。 本文探讨 了外源水杨酸对增强水稻幼苗抗冷性的生理生化机理。 常温下 ( 2 5 0C)用 1 m m 浓度的S A 水溶液 ( p H 6 . 8 )喷洒水稻叶片 l d 后， 置
2、于 7 低温下冷胁迫 O -8 d ，然后测定叶片含水量、叶绿体色素以及叶片和 根的电解质外渗率。结果表明，S A显著提高水稻幼苗抗低温胁迫的能力。在 相同的处理时间内，与未经 S A处理的水稻幼苗相比，水杨酸明显提高了低温 下水稻幼苗可溶性蛋白质含量、 含水量、叶绿素含量和类胡萝 卜 素含量，降低 了低温胁迫下水稻幼苗的电渗率，同时提高了水稻叶片保持水分的能力。 S A 处理的水稻幼苗在 7 低温胁迫过程中， 活性氧清除酶系统中过氧化氢 酶 ( C A T ) 、过氧化物酶 ( P O D ) 和超氧化物歧化酶 ( S O D )活性的动态变化结果 显示出: 低温胁迫下， S A 处理明显增
3、强了 水稻幼苗P O D 和S O D 的活性， 而 C A T 活性则逐渐下降。对 C A T , P O D 和 S O D 三种抗氧化酶非变性电泳分析表明:S A 处理和未经S A 处理叶片和根中C A T 都只有一条酶带， 说明施加外源S A 没有诱 导C A T 新酶带的表达。经S A 预处理和未经处理的水稻幼苗叶片中都出现6 条 S O D 同工酶谱带，在根中也同时出 现3 条同工酶谱带，而且各酶带随低温胁迫 的进行而增强。 同时低温胁迫下经S A 预处理的水稻幼苗出现了多条 P O D 酶带， 叶片有 7 条，比未经S A 预处理的多出现一条， 而根中有 9 条，比未经 S A
4、预处 理的多出现两条谱带。而且经S A 处理的水稻幼苗叶片和根P O D 和S O D 的表达 强度比同期未经S A 处理的要高。 以上结果表明S A能够诱导水稻幼苗在低温下 活性氧清除酶系统的大量表达，从而增强水稻清除氧自由基和过氧化物的能 力，提高水稻抗寒能力。 最后还进一步研究了水杨酸处理对水稻幼苗叶片交替氧化酶基因转录本 的影响。 交替氧化酶被认为可以 减少线粒体活性氧的产生， 从而减轻植物活性 氧伤害程度。结果表明，经水杨酸处理和未处理的水稻幼苗叶片A o x l m R N A 水 平随低温胁迫程度的加深逐渐增加，并且经水杨酸处理的A o x m R N A 水平比同 期未经水杨酸
5、处理的要高。表明S A增强了水稻幼苗在低温逆境下 A o x l m R N A 的转录本水平， 使A O X 酶的表达量增加，交替途径容量增大，减少线粒体活性 氧的产生，从而减小植物受逆境胁迫的程度。 关键词水杨酸水稻低温胁迫抗性活性氧清除系统交替氧化酶 E ff e c t s o f S a l i c y l i c A c i d o n P 勿s i o l o g y a n d B i o c h e m i s t r y o f R i c e ( O r y z a s a t i v a ) u n d e r L o w T e m p e r a t u r e S
6、 t r e s s S p e c i a l i t y B o t a n y A u t h o r D a i Q i - l i nT u t o r P r o f L i n H o n g - h u i S a l i c y l i c a c i d ( S A ) b e l o n g s t o a g r o u p o f p l a n t p h e n o l i c s w i d e l y d i s t r i b u t e d i n p la n t s a n d i s n o w c o n s i d e r e d a s a h
7、 o r m o n e - l i k e s u b s t a n c e , w h i c h p l a y s a n im p o r t a n t r o l e i n t h e r e g u l a t i o n o f p l a n t g r o w th a n d d e v e l o p m e n t . I n t h i s p a p e r , t h e p o s s i b l e p h y s i o l o g y a n d b i o c h e m i s t r y m e t a b o l i s m o f e n
8、 h a n c e m e n t o f c o l d t o l e r a n c e b y S A i n r i c e s e e d l i n g s ( O ry z a s a t i v a L .v a r . E - y o u 5 4 0 ) w a s s t u d i e d . Me a s u r e m e n t s o f l e a k a g e e l e c t r o l y t e f o l l o w i n g c h i l li n g s t r e s s f o r 0 -8 d a t 7 0C s h o w e
9、 d t h a t p r e t r e a t m e n t w it h h y d r o p o n i c s o l u t i o n s c o n t a i n i n g 1 m m o l 几S A a s f o l i a r s p r a y u n d e r n o r m a l g r o w t h c o n d i t i o n s 2 5 0C c o u l d s i g n i f i c a n t l y e n h a n c e c o l d t o l e r a n c e o f r i c e p l a n t
10、s . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t S A l o w e r e d t h e l e a k a g e r a t e o f e l e c t r o ly t e i n r i c e l e a v e s a n d r o o t s , in d i c a t i n g t h a t S A a l l e v i a t e d c h i l l i n g d a m a g e . S A p r e t r e a t m e n t i n c r e a s e d t h e c o n t e
11、n t s o f p r o t e i n , c h l o r o p h y l l , c h l a , c h l b a n d c a r o t e n o i d o f r i c e l e a v e s , a n d i t a l s o e n h a n c e d t h e w a t e r h o l d i n g o f r i c e l e a v e s . S A p r e t r e a t m e n t c o u l d a l l e v ia t e t h e c h i l l i n g s t r e s s o
12、 n r i c e s e e d l i n g s . T o i n v e s t i g a t e t h e a n t i o x i d a n t d e f e n s e s y s t e m , t h e c h a n g e s o f a n t i o x i d a n t e n z y m e s w e r e e x a m i n e d i n t h e l e a v e s a n d r o o t s o f r i c e p r e t r e a t e d w i t h S A a n d H 2 O . S A p r
13、 e f e r e n t i a l l y e n h a n c e d t h e a c t i v i t y o f s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ( S O D ) , p e r o x i d a s e ( P O D ) s p e c i a l t o g u a i a c o l , b u t i t in d u c e d t h e d e c r e a s e o f c a t a l a s e ( C A T ) a c t i v i t y . I n o r d e r t o a n a
14、l y z e t h e e f f e c t s o f S A o n a n t i o x i d a n t e n z y m e s i s o f o r m s u n d e r c h i l l i n g s t r e s s , f o l i a r e x t r a c t s w e r e s u b j e c t e d t o n a t i v e P A G E . L e a v e s o f S A - t r e a t e d a n d S A - u n t r e a t e d r i c e s e e d l i n
15、g s h a d s i x S O D i s o f o r m s a n d r o o t s h a d t h r e e . E x p r e s s i o n o f S O D w a s p r e f e r e n t i a l l y e n h a n c e d b y c h i l l i n g s t r e s s , a n d t h e i n t e n s i t i e s o f S O 及 3 e x p r e s s i o n i n S A - t r e a t e d r i c e s e e d l i n g
16、s w e r e h i g h e r t h a n t h a t i n S A - u n t r e a t e d r i c e . A s f o r P O D , t h e r e a r e s e v e n i s o f o r m s i n l e a v e s a n d n i n e i n r o o t s o f S A - t r e a t e d r ic e s e e d l i n g s . A n d t h e r e a r e s i x b a n d s i n l e a v e s a n d s e v e n i n r o o t s o f S A - u n t r e a t e d r i c e s e e d l i n g s . I t s u g g e s t e d t h a t b o t h S A - t r e a t e d a n d S A - u n t r e a t e d r i c e s e e d l i n g s h a d o n l
