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冷季型草坪草耐热基因型的选育和水杨酸调控耐热性的机理

何亚丽

  高羊茅(Festuca arundinacea Schreb)和草地早熟禾(Poa ptatensis L.)是气候过渡地区常用的草坪草,其绿色期相对较长,但不能顺利越夏。本研究的目的是:1)筛选和培育出耐热性不同的基因型,为草坪业提供耐热品种,为研究耐热性不同机制提供试验材料;2)探索提高高羊茅和草地早熟禾的耐热性适宜水杨酸(SA)浓度,为提高夏季草坪草的耐热性化学调控提供依据;3)研究不同基因型耐热性差异和SA调控耐热性与抗氧化的关系,以期阐明其耐热机制。通过在高羊茅单株选择圃选择理想的单株和无性系,使其在空间隔离条件下自由授粉的育种方法培育出4个暂定名为98-19,98-20,98-21和98-22的高羊茅新品系。通过田间品比试验和在人工高温条件下的耐热性鉴定,确认“98-22”是耐热性较强的品系,而“98-19”则对热胁迫较敏感。通过10多年的引种试验观察和在人工高温下耐热性鉴定,确定草地早熟禾中Wabash品种的越夏性和耐热性最强,而Nassau的越夏性耐热性相对较弱。提高高羊茅幼苗抵抗人工高温胁迫(42℃)的最适宜的SA浓度为0.5 mmol/L,而草地早熟禾为0.25mmol/L。超过1.5mmol/L则明显抑制耐热性的提高,甚至增加热胁迫的伤害作用。热胁迫使植株含水量下降,植株萎焉,细胞外渗液电导率增加。而SA则能保持植株在热胁迫下具有较高的含水量,减缓外渗液电导率的上升速度。综合适宜浓度SA对高羊茅(品种:Triplea)和草地早熟禾(品种:Wabash)的耐热性调控试验结果,可以初步看到SA提高耐热性与抗氧化胁迫的关系。热胁迫使冷季型草坪草耐热基因型的选育和水杨酸调控耐热性的机理0;含量上升,SA则有直接淬灭 0;-的作用,和提高热胁迫下体内超氧物歧化酶(SOD)活性的能力。SA和 SOD淬灭 0;-的作用是累力。的,当SA浓度达到或超过 50 p mol几时则显著使SOD活性测定值偏大。SA没有直接降解巳八的能力,但能提高植株体内的过氧化氢酶(CAT)活性,降低抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧{匕物酶(POD)it性,说明 CAT tb POD和 APX在 SA提高抵杭热胁迫的能力上具有更重要的地位,使热胁迫后期的比几含量较低,伤害症状较轻。离体试验结果表明:SA在240波长的光下有吸收值,当加含量达到或超过 500卜 moVL浓度时则显著降低以T活性的测定值。热胁迫初期对照和各贩印处理的H;0;含量上升,与此同时加T、APX、POD和SOD活性大都呈上升趋势,因止匕比几含量的上升与SA处理和三种比仙降解酶活性的变化无关,而和比从生成酶SOD有关。SA能提高热胁迫可溶性蛋白的含量,但SA处理在热胁迫下没有诱导产生新增蛋白,也没能诱导产生新增的SOD、POD和以T同工酶。6超高浓度门mmo l/L)SA的伤害作用可能主要是由于加大了热胁迫下抗氧化酶的变化幅度,打破了植物体活性氧的平衡。显然,SA诱导的耐热性与其具有的直接清除0;·-的能力、改变SOD、CAT、POD和MX酶活性及可溶性蛋白含量、维持植物体内活性氧代谢的平衡有关,而与特异蛋白和3种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)同工酶的诱导无关。耐热性不同的基因型对热胁迫响应不同。PAGE分析结果表明,草地早熟禾耐热品种Wabash和热敏感品种Nassau具有不同的SOD和POD的同工酶谱特征,但uT没有同工酶,两个品种都只有一条酶带。对两个品种在HS下的3种比几代谢酶的分析结果表明:两个品种无论在常温或是热胁迫下,SOD的活性与变化趋势均相似,POD活性以耐热性较强的 Wabash显著高于热敏感品种 Nassau,6 CAT活性则以 Nassau显著高于Wabash,说明两个品种清除0;-的能力相似,但在清除过氧化氢上所依赖的酶不4摘要同,Wabash依赖POD,而Nassau依赖以T。SA使Wabash的叽T活性和Nassau的POD活性显著增加。SA对两个耐热性不同品种诱导的抵抗高温胁迫的机制不同。SDS-PAGE分析结果表明,高羊茅热敏感品系“98-19” 能合成2条新的热激蛋白(HSPs),即 170 KD和82 KD蛋白,其中 82 KD蛋白是耐热品系“98-22” 的组成型蛋白。“Nassau” 能合成 1条 100 KD的 HSPs。初步认为热激蛋白的合成仅是耐热性较弱的品种对热胁迫的响应方式,但不是耐热品种有较高耐热性的主要原因。……   
[关键词]:高羊茅;草地早熟禾;耐热性;引种;育种;水杨酸;抗氧化
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京农业大学2002年