低温下β-ABA调控玉米幼苗根系抗冷性研究.pptx

低温下β-ABA调控玉米幼苗根系抗冷性研究玉米是人类最重要的粮食作物之一。黑龙江省玉米的种植面积、总产量和商品粮都位居我国首位。
春季低温是黑龙江省最常见的气象灾害,严重影响到玉米的稳产高产。脱落酸(abscisicacid,ABA)作为作物抗逆因子。
本研究选取抗冷性较好的郑单958为试验材料,研究不同低温胁迫下外源ABA对玉米幼苗根系的影响。试验于2014-2015年在东北农业大学植物类试验实习基地进行,外源应用5个不同浓度ABA(0、10-7、10-6、10-5、10-4mol/L)浇注玉米幼苗根系,在不同低温(昼温/夜=14±0.5℃/5±0.5℃)0、2、4、6、8天胁迫下,分析其根系特征、细胞渗透调节物质、内源激素、酚类物质代谢及细胞超微结构的变化。
研究结果如下:同一低温胁迫时间下,ABA使用表现出低促高抑效应(表现为10-5mol·L-1>10-6mol·L-1>10-7mol·L-1>0mol·L-1);同一ABA浓度处理下,幼苗增长率表现为低温处理中期(2~4d和4~6d)大于前期(0~2d)和后期(6~8d)。说明在一定低温胁迫时间范围内,适宜浓度ABA通过对玉米幼苗根系生长调控,能缓解一定程度低温胁迫,提高作物抗寒性。
随低温胁迫时间延长,脯氨酸含量呈逐渐升高趋势、可溶性糖和可溶性蛋白呈先升高后降低趋势,外源施用ABA显著提高其含量。各处理间存在浓度效应。
对可溶性糖的影响最为显著。ABA、ZR、ABA/GA3和ABA/IAA含量呈先升高后降低趋势、GA3和IAA含量呈逐渐下降趋势,ABA/ZR呈逐渐升高趋势。
适宜浓度的外源ABA能促进内源ABA的合成并可延迟低温胁迫过程中的下降点,同时也降低了ZR、IAA和GA3的含量。随低温时间延长,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、总酚和总黄酮含量均呈现先升高后降低趋势,而FRAP和ABTS抗氧化能力均呈持续下降趋势,多酚氧化酶(PPO)则呈逐渐升高趋势。
不同浓度外源ABA不同程度的提高了PAL和PPO的活性。5个不同浓度外源ABA玉米根系中游离酚、结合酚和总酚含量分别介于670-830mgGAE/100gDW、531-640mgGAE/100gDW和1310-1460mgGAE/100gDW;游离态黄酮、结合态黄酮和总黄酮含量分别介于473-518mgGAE/100gDW、262-426mgGAE/100gDW和744-906mgGAE/100gDW;游离态、结合态和两者合计FRAP抗氧化能力值分别介于84-164mgGAE/100gDW、69-104mgGAE/100gDW、167-254mgGAE/100gDW;游离态、结合态和两者合计ABTS清除自由基能力值分别介于106-168mgGAE/100gDW、19-31mgGAE/100gDW、131-189mgGAE/100gDW。
与低温相关的酚酸主要有香豆酸、绿原酸、咖啡酸和阿魏酸,低温胁迫初期,对照测得单体酚的组成和含量均多于ABA处理,随低温胁迫时间延长,逐渐为ABA处理多于对照。低温胁迫下,细胞壁出现部分质壁分离、细胞核发生形变、核仁松散,线粒体畸形,液泡内出现内含物。
低温胁迫后期细胞壁质壁分离现象严重,细胞核基本消失,大部分线粒体空泡化,液泡内充满大量内含物。外施ABA显著缓解低温对细胞结构造成的伤害作。