發(fā)布時間：2018-05-09 03:32

  本文選題：玉米 + 敏感性差異��； 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：玉米是我國主要的糧食作物之一,合理使用除草劑是糧食安全的重要保障。異丙甲草胺是一種玉米田廣泛使用的氯代酰胺類除草劑,在一定的環(huán)境條件下容易對敏感的玉米品種產(chǎn)生藥害,造成減產(chǎn)。谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(GSTs)是一種重要的解毒酶,已有研究表明,GSTs在植物體內(nèi)參與對多種異源化合物的代謝。本研究以相對敏感和耐藥的玉米品種為研究對象,從代謝水平和抗氧化水平研究了玉米品種間、組織間對異丙甲草胺敏感性的差異機理,并將在兩個品種間差異表達的GST34基因分別轉(zhuǎn)到原核和真核生物體內(nèi),對該基因相關(guān)功能研究,結(jié)果將有助于玉米耐藥性遺傳育種和對除草劑在植物體內(nèi)代謝的認識。主要研究結(jié)果如下:1.不同玉米品種對異丙甲草胺敏感性差異采用盆栽法篩選出兩個對異丙甲草胺敏感性差異為4.1倍的玉米品種農(nóng)大86(耐藥品種)和鄭單958(敏感品種)。葉片微量點滴法檢測玉米幼苗(二葉期)對異丙甲草胺的代謝速率,結(jié)果表明農(nóng)大86對異丙甲草胺的代謝速率顯著高于鄭單958。增效實驗表明GSTs抑制劑ETA可以增加異丙甲草胺對兩個玉米品種的毒性,且兩個品種間的代謝速率差異可以被ETA消除,說明兩個品種對異丙甲草胺的代謝差異與GSTs酶系有重要關(guān)系。實時熒光定量PCR對異丙甲草胺處理前后GSTs家族的表達譜分析結(jié)果表明,異丙甲草胺處理前兩個品種有一半的基因表達水平無差異、7個在農(nóng)大86中顯著性高水平表達、9個在鄭單958中顯著性高水平表達。異丙甲草胺處理后鄭單958中GSTs表達水平表現(xiàn)為下調(diào),而農(nóng)大86中表達水平則相對穩(wěn)定甚至有上調(diào)趨勢,導(dǎo)致藥劑處理后農(nóng)大86中多數(shù)GSTs成員的表達水平高于鄭單958。GSTs酶活性測定結(jié)果與基因表達結(jié)果趨勢一致。2.不同玉米組織對異丙甲草胺敏感性差異鄭單958不同組織生測結(jié)果表明根組織對異丙甲草胺的耐藥性水平是地上部的5倍以上。增效實驗顯示,ETA可以顯著地增加根組織對異丙甲草胺的敏感性,減小根與地上部組織的敏感性差異。熒光定量PCR檢測玉米根和地上部組織GSTs家族表達水平,結(jié)果表明根組織中大部分GSTs的表達水平是地上部的5-10倍,部分基因達到100倍以上,而GST10、GST24、GST33的表達水平低于地上部分。GSTs酶活性測定結(jié)果顯示根組織GSTs活性約為地上部的8倍左右,與基因表達結(jié)果基本一致。3.GST34基因的表達特征與異源表達熒光定量PCR表明GST34在農(nóng)大86二葉期的葉片中表達,在鄭單958葉片中卻沒有表達。進一步對GST34的表達特征研究發(fā)現(xiàn),該基因在玉米二葉期的表達隨生長發(fā)育而快速上調(diào)。但是外源化合物氯代酰胺類除草劑、植物激素對GST34的表達沒有顯著性影響。構(gòu)建pET-26b(+)/GST34原核表達載體,在大腸桿菌中成功表達,GST34的表達產(chǎn)物對氯代酰胺類除草劑(甲草胺除外)、阿特拉津、煙嘧磺隆均具有一定的代謝活性。構(gòu)建PCAMBIA1304/GST34真核表達載體,在擬南芥中成功表達,生測實驗表明,與野生型擬南芥相比,轉(zhuǎn)基因植株對氯代酰胺類除草劑耐藥性均有提高(包括甲草胺)。4.異丙甲草胺敏感性差異玉米品種的抗氧化系統(tǒng)比較對農(nóng)大86和鄭單958抗氧化系統(tǒng)的對比分析發(fā)現(xiàn),異丙甲草胺處理對兩個品種間抗氧化酶系統(tǒng)中的SOD、CAT、POD酶活性無顯著影響,且兩個品種間無顯著性的差異;鄭單958中抗氧化非酶系統(tǒng)在藥劑處理后抗氧化非酶物質(zhì)類黃酮和總抗氧化能力均比農(nóng)大86高;藥劑處理后不同時間點MDA含量測定結(jié)果表明,藥劑處理未引起氧化損傷。對抗氧化非酶系統(tǒng)的研究還發(fā)現(xiàn)抗氧化非酶物質(zhì)花青素在農(nóng)大86中的含量高于鄭單958,同時異丙甲草胺處理后花青素含量在兩個品種間均顯著降低。熒光定量PCR檢測花青素合成途徑基因的表達水平,發(fā)現(xiàn)PAL、CHS、DFR、AND、F3'H、BZ2基因表達的下調(diào)可能是花青素含量降低的原因,而三個控制花青素合成的關(guān)鍵基因(DFR、ANS、BZ2)的表達差異可能是導(dǎo)致藥劑處理后農(nóng)大86花青素含量高于鄭單958的原因。
[Abstract]:The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the metabolism rate of isoprocalachlor . The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the metabolism of different species . The results showed that GSTs inhibitor ETA could increase the level of metabolism of isoprocalachlor . The results showed that the level of GSTs inhibitor was higher than that of Zheng dan 958 . The results showed that the resistance of different maize varieties to isoprochloramine was more than 5 times that of the above ground . The results showed that the content of antioxidant enzymes was higher than that of Zhengdan 958 , and the content of anthocyanin was significantly decreased in the agricultural land 86 . The expression level of anthocyanin was detected by fluorescence quantitative PCR . The expression of the genes of PAL , CHS , DFR , AND , F3 ' H and BZ2 was decreased .

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S513;S482.4

【參考文獻】

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本文編號：1864396