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《武汉大学》 2009年
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盐胁迫下小麦幼苗的生理生化特性及表观遗传学研究

钟兰  
【摘要】:盐胁迫是影响农作物产量及质量的主要非生物因素之一。盐胁迫通过渗透胁迫和离子胁迫以及由此引起的营养不均衡影响植物的生长和发育,破坏植物的生理生化功能,最终导致植物细胞及植物体本身的死亡。因此,探究盐胁迫对农作物的影响以及盐害机理,提高农作物的耐盐性,从而提高盐渍土的农作物产量及质量,具有重要的理论和现实意义。小麦(Triticum aestivum L.)是目前我国主要栽培农作物之一。本研究通过对盐胁迫下耐盐品种德抗961与盐敏感品种鲁麦15号生理生化指标和DNA甲基化水平的分析,从生理生化角度和表观遗传水平上探讨植物的抗盐机制。 盐胁迫使小麦的植株干重降低,鲁麦15号下降的幅度高于德抗961。随着盐浓度的增加小麦根丙二醛(MDA)含量增加,鲁麦15号增加的幅度高于德抗961。盐胁迫下小麦根K+/Na+比下降,鲁麦15号下降的幅度高于德抗961。小麦根超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性随着盐浓度的增加而增加,但德抗961增加的幅度高于鲁麦15号。由此可见,盐分对非盐生植物营养生长产生抑制作用,导致植物营养生长降低,抗盐品种具有较高的组成和诱导的抗氧化酶活性,膜脂过氧化程度较低,从而细胞膜受到的损伤程度较小,并维持较高的K+/Na+比,使植物受到较小的离子毒害。 盐胁迫对植物的影响和植物的抗盐机理从生理学角度已开展了许多研究,但是有关盐胁迫和表观遗传的关系这方面的信息却很少。我们用高效液相色谱(HPLC)和甲基化敏感扩增多态性(MSAP)两种方法分别测定盐胁迫下德抗961和鲁麦15号根基因组DNA和CCGG序列甲基化的变化。HPLC分析显示两个品种的5-甲基胞嘧啶(5mC)含量都下降,MSAP分析显示两个品种的CCGG序列的甲基化发生明显变化,主要是发生了去甲基化,而且两个方法的结果都显示德抗961去甲基化的程度明显高于鲁麦15号。由此可知,盐胁迫引起的DNA甲基化变化在德抗961和鲁麦15号中是一致的,大部分的DNA甲基化变化是去甲基化,只是在前者去甲基化的程度较高,而且大部分发生在特定序列,而不是随机序列,表明盐胁迫引起DNA甲基化程度和类型的改变。 5-氮杂胞苷是一种甲基化抑制剂。和单独NaCl处理相比,5-氮杂胞苷预处理过的小麦NaCl处理后植株干重显著增加,根MDA含量显著降低,K+/Na+比上升,SOD, POD和CAT的活性显著提高,5mC含量下降。所以,5-氮杂胞苷缓解了盐胁迫下小麦生长的抑制和离子毒害,小麦通过提高盐胁迫下小麦根SOD, POD和CAT的活性,降低了由于盐胁迫导致的膜脂过氧化,从而明显改善了植物的盐害,表明5-氮杂胞苷有利于提高小麦的抗盐性。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S512.1

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