周翔[1]2004年在《盐胁迫诱导玉米幼苗GABA积累的生理作用》文中指出γ—氨基丁酸(4-aminobutyric acid，GABA)是一种四碳非蛋白质氨基酸，广泛存在于原核生物和真核生物之中。在动物中，它是作为中枢神经系统中的一种抑制性神经递质而存在的，主要与其受体结合及其它神经递质的交互作用发挥其生理效应，参与动物体内多种重要行为的调节以及多种疾病的发病机制。GABA也大量存在于高等植物之中，它在胁迫反应中的作用越来越引起人们的关注。本文以玉米种子及黄化玉米幼苗为材料研究GABA在盐胁迫响应中的作用以及与ABA的关系。 玉米幼苗根、茎、叶中均检测到GABA，其分布没有明显的组织和器官的特异性。盐胁迫处理，根中GABA积累早于茎和叶，并且其GABA含量变化幅度远大于地上部分，可能与根是感受盐胁迫反应的原初部位有关。利用免疫胶体金电镜定位技术证明，在盐胁迫下玉米根尖细胞中GABA主要分布在胞质和核中，细胞壁和线粒体中有少量分布。胞质中积累大量GABA与谷氨酸脱羧酶(GAD)定位于胞质中有关，细胞壁中GABA则是与GABA的运输和胞间分配有关，核中存在大量的GABA的功能尚不清楚。 药理学实验证实，低浓度的GABA能够促进玉米种子萌发及其幼苗胚根、胚芽鞘的生长，高浓度则起抑制作用，其抑制效应可能与内源乙烯水平升高有关。GABA类似物及动物GABA受体拮抗剂能够略微减弱GABA的生理学效应，动物GABA受体激动剂略微增加GABA的生理学效应，暗示植物可能也象动物一样存在GABA受体。但植物中GABA受体的存在有待研究。 盐胁迫下GABA能够提高玉米种子萌发率及玉米幼苗的生长，表明GABA能够提高其抗盐性，该抗盐性可能最终是通过降低相对电导率、提高内源可溶性糖、脯氨酸、甜菜碱含量、促进对K~+的吸收及排斥Na~+进入体内和提高K~+／Na~+比值等途径来实现。另一方面盐胁迫下GABA和ABA含量均增加，但ABA的积累要先于GABA，外源ABA处理能够引起内源GABA含量的增加，并且用ABA生物合成抑制剂氟草酮预处理后再进行盐胁迫处理发现GABA含量增加的幅度小于直接盐处理时GABA含量增加的幅度，从而证实盐胁迫下ABA参与调控GABA的积累。 本研究初步观察了盐胁迫下GABA在器官、组织及细胞水平上的积累和分布特性，证实了盐胁迫下ABA部分参与调控GABA的积累，同时对GABA在盐胁迫响应中的作用作了初步的探索。
王泳超[2]2016年在《γ-氨基丁酸（GABA）调控盐胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的机制》文中研究说明玉米是我国重要的粮食和饲料作物,在国民经济中占有重要的地位。盐渍化土壤是一种广泛分布的低产土壤,是造成世界范围内作物减产的主要环境因子之一。盐胁迫会影响作物正常的生长发育,而玉米又是中度盐敏感型作物,盐胁迫会严重影响玉米的生理代谢,从而直接影响玉米的生长发育和产量品质形成。为了探究γ-氨基丁酸(GABA)提高玉米耐盐性的机制,本论文选择两种耐盐性不同的玉米为试验材料,研究盐胁迫下GABA对种子萌发、幼苗生长、抗氧化酶系统、氮代谢、内源激素含量、光合系统和基因差异化表达的影响,旨在明确GABA提高玉米耐盐能力的生理途径和由其诱导的差异表达基因的相关功能及与耐盐性的关系。试验于2014年和2015年在东北农业大学农学院温室进行,选用耐盐型玉米品种郑单958和盐敏感型玉米品种东农253为供试品种,转录组测序采用郑单958父本昌7-2。通过前期试验筛选,种子萌发的Na Cl胁迫浓度定为100 mmol/L,幼苗生长的Na Cl胁迫浓度为150mmol/L。试验GABA的施用浓度分别为0、0.25、0.5、1和2 mmol/L。种子萌发试验采用与试验设置对应浓度的溶液为萌发基质进行发芽试验,水培介质选用1/2霍格兰营养液,当玉米幼苗生长到叁叶一心时,对幼苗进行处理。主要研究结果如下:(1)施用一定浓度的GABA能有效的缓解Na Cl造成的萌发抑制现象。Na Cl胁迫下,0.5mmol/L GABA处理的郑单958和东农253种子的发芽率、发芽势、活力指数和贮藏物质转运率分别比单独Na Cl胁迫处理的种子高。0.5 mmol/L GABA处理种子对于缓解Na Cl胁迫对胚根长和胚芽鞘长抑制作用效果最好,与单独Na Cl胁迫相比郑单958胚根和胚芽鞘长分别升高了46.76%和49.69%;东农253为58.52%和45.14%。GABA处理能显着的提高α-淀粉酶的活性,从而促进种子的萌发,其中0.5 mmol/L GABA效果最好。(2)一定浓度的GABA都能缓解Na Cl胁迫对幼苗生长的抑制,有利于幼苗形态建成。GABA处理植株的株高和茎叶干鲜重都高于单独Na Cl处理的植株,其中GABA浓度为0.5mmol/L的处理效果好于其他GABA处理。GABA缓解Na Cl胁迫对东农253的生长抑制的效果好于郑单958。GABA能提高Na Cl胁迫下根系干鲜重的积累,增加根系总长度、根表面、根体积和根尖数,降低根系平均直径。通过根系扫描图片可知,0.5 mmol/L GABA有利于根毛的生成,这促进了Na Cl胁迫下根系水分和养分的吸收,是玉米幼苗生长良好的重要保证。(3)一定浓度的GABA能有效的降低盐胁迫下叶片内的MDA和O2·-含量,其中0.5mmol/L的GABA效果最佳。Na Cl胁迫会显着的提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性以便清除体内的MDA和O2·-,GABA能进一步提高抗氧化酶活性,其中0.5 mmol/L的GABA效果最佳。(4)外源施加GABA也能提高幼苗叶片和根系的内源GABA含量。在正常生长和Na Cl胁迫条件下,GABA均能提高叶片和根系内的可溶性蛋白含量,降低丙酮酸含量。外源GABA加入后会产生GABA的反馈调节,使得GAD活性降低。GAD活性降低会导致谷氨酸含量升高,从而又会反馈调节GS、GOGAT和GDH活性,使其活性降低。通过反馈调控作用会使得氮代谢的进程中各种物质间的转化趋于稳定,因此会使得可溶性蛋白水解减少,而丙酮酸可更好的参与其他代谢物质的生成,因此含量下降。(5)NaCl胁迫下,叶片和根系内的ABA含量会明显升高,这有利于植株提高抗性。由于ABA是抑制生长型激素,并且它与促生长型激素有拮抗作用,所以叶片和根系内的IAA、GA和ZR含量下降,从表型上看则表现为生长量下降。外源GABA的加入能改善植株多种代谢,如提高抗氧化酶系统,从而减少了胁迫带来的损伤,因此GABA处理的植株的ABA含量下降,IAA、GA和ZR含量上升,从表型上看表现为植株恢复生长。(6)外源GABA的加入能降低Na Cl胁迫对叶片造成的损伤,减少叶绿素的分解,从而提高SPAD值、光合速率、蒸腾速率和气孔导度。改善植株光合作用会提高CO2的利用率,使胞间CO2浓度出现下降或者平稳的趋势。(7)通过转录组测序的分析,得到了盐胁迫下GABA诱导的差异表达的基因,通过基因功能对比,选取了与试验生理指标相关的差异表达基因。在上调表达的基因中,有调控过氧化物酶体生物合成蛋白质的基因,有调控生长素响应因子的基因,有调控LHCII型叶绿素a、b结合蛋白的基因。在下调表达的转录子中,有调控谷氨酸合成酶的基因,有调控吲哚-3-乙醛氧化酶,有调控脱落酸应答的基因。这些基因的上调或下调表达会引起与其对应的生理指标发生变化,从而在分子层面揭示在Na Cl胁迫下GABA的功能和作用。
郭元新[3]2011年在《盐和低氧胁迫下发芽大豆γ-氨基丁酸富集与调控机理研究》文中认为大豆(Glycine max (L.) Merr.)在我国已有2000多年的栽培与食用历史。大豆富含蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质。大豆种子发芽过程中发生一系列生理生化变化,酶源被激活,酶得以形成,蛋白、碳水化合物等贮藏物质被分解成芽体可利用小分子物质。控制大豆发芽条件,可富集γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)等大豆中原来含量低或不具有的功能成分。植物中GABA主要由GABA支路和多胺降解途径合成,其中谷氨酸脱羧酶(GAD, EC4.1.1.15)和二胺氧化酶(DAO, EC1.4.3.6)分别是这两条途径中合成GABA的限速酶。植物在盐和低氧等胁迫条件下能够强烈激发GAD和DAO活力,导致植物中GABA的显着积累。本文研究了大豆发芽期间贮藏物质的动员和GABA的动态变化；采用盐和低氧胁迫研究大豆发芽过程中GABA的富集与调控机理,并对盐胁迫、低氧胁迫及其联合对发芽大豆富集GABA及发芽大豆不同部位中GAD、DAO及CaM基因表达水平的差异,ABA对发芽大豆GABA富集及调控机理进行了研究。主要研究结果如下：1、大豆种子在30℃浸泡4h,可使大豆种子充分吸水,发芽率高,并有利于GABA的富集。随着培养温度的升高和时间的延长,发芽大豆生长加快,呼吸作用增强,可溶性糖含量下降,还原糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和GABA含量升高,干物质含量随发芽时间的延长呈下降趋势。相关性分析表明,GABA富集量与芽长、呼吸强度、可溶性蛋白和游离氨基酸具有极显着的正相关(r,0.878～0.943)。综合考虑发芽大豆品质和GABA累积量等因素,大豆在30℃黑暗条件下发芽5d,是生产富含3ABA发芽大豆的适宜条件。大豆发芽过程中子叶和胚中GAD和DAO活力均呈现先升高后降低的趋势。发芽3d后,子叶和胚中的GAD活力达到最大值。子叶和胚中DAO的活力分别在发芽5d和4d达到最大值。2、应用响应面试验研究了NaCl浓度、培养时间和温度对大豆发芽富集GABA的影响,拟合出发芽大豆GABA富集与盐胁迫培养条件之间的回归模型。最优条件是：NaCl浓度133.5mM、培养时间5.5d、培养温度为33.3℃,在此条件实测GABA富集量为1.197mg/g DW。方差分析和验证试验显示,模型可准确的预测盐胁迫下大豆发芽过程中GABA的富集量。最佳通氧处理时机(正常发芽和胁迫处理时间组合)研究表明：优化的胁迫方式是在30℃用去离子水于黑暗条件下培养2d后通气胁迫处理2d。在优化的低氧胁迫时机下进行大豆发芽,其生理生化指标发生显着变化,GABA含量为胁迫前的4.5倍、原料的13.5倍。相关性分析表明GABA含量和其它生理生化指标间相关性极显着。通过响应面分析得到低氧胁迫下发芽大豆富集GABA的最优条件：培养温度30.5℃、培养液pH4.13、通气量0.91L/min,此条件下GABA富集量为2.65mg/gDW,是原料的16.6倍。3、2.5mM的AG处理对发芽大豆芽长和GAD活力无影响,但DAO活力受到极显着抑制；低氧胁迫导致大豆胚中GABA富集量有32%来自DAO活力升高而促进的多胺降解途径。低氧胁迫下,不同浓度的谷氨酸、磷酸吡哆醛、精氨酸、CuCl2,NaCl和CaCl2对发芽大豆中GABA的积累及GAD和DAO活力有显着影响,各自的GABA富集量分别为4.07,3.02,3.50,3.26,4.00和3.30mg/g DW,均显着高于正常发芽(CK)和低氧胁迫处理(CK0)。大豆子叶和胚中GAD和DAO有不同的活性分布,胚中的酶活力高于子叶。在低氧胁迫下,Glu和NaCl对发芽大豆中GABA富集影响最大,可达到4.07和4.00mg/g DW。4、低氧联合盐胁迫下,大豆子叶和胚中GAD活力是单纯低氧胁迫的1.64和1.76倍。在此基础上添加CaCl2,则GAD活力是单纯低氧胁迫的1.80和2.26倍, Glu含量分别比单纯低氧胁迫下降低了44.50%和44.37%,说明Ca2+对GAD活力具有明显的激活作用。低氧联合盐胁迫加入EGTA后,发芽大豆中Ca2+被螯合,阻断了Ca2+与CaM的结合,使GAD活力降低,导致发芽大豆胚中Glu积累。与低氧联合盐胁迫相比,子叶和胚中G]u含量分别提高了18.32%和35.49%。5、在低氧联合盐胁迫下,发芽大豆子叶和胚中DAO活力比单纯的低氧胁迫提高了36.52%和28.43%,而fPut含量分别比低氧胁迫下降7.15%和37.98%说明低氧联合盐胁迫促进了腐胺向GABA的转化。低氧联合盐胁迫加CaCl2处理后,发芽大豆子叶和胚中的fPut含量和GAD活力升高。Ca2+提高了GAD活力,使通过GABA支路转化的GABA量提高,作为一种调节,多胺降解途径间接受到抑制,从而使发芽大豆子叶和胚中的fPut得到积累。6、低氧联合盐胁迫下,GABA的两条富集途径均被加强,发芽大豆子叶和胚中GABA含量是单纯低氧胁迫的1.47和2.00倍,低氧和盐胁迫对GABA的富集具有累加效应。低氧联合盐胁迫下添加AG,发芽大豆子叶和胚中GAD基因表达量分别增加了53.76%和173%,同时CaM表达也发生了相应的变化,说明DAO活力受到抑制时,多胺降解途径受阻,诱导了GAD基因强烈表达,进而补充DAO活力抑制后造成的GABA下降量。低氧联合盐胁迫下胚中5条CaM基因表达均比单纯低氧胁迫高,表明低氧联合盐胁迫促进了CaM基因的表达,进而促进了GAD活力,二者共同引起发芽大豆GABA的富集。低氧联合盐胁迫添加Ca2+后,子叶和胚中GAD基因表达量分别比未添加组增加0.54和2.98倍,低氧联合盐胁迫处理下,Ca2+通过与CaM结合,形成钙调素,促进发芽大豆GAD基因表达,增加了发芽大豆GABA的富集量。7、低氧联合盐胁迫下,从子叶(Coty)到芽尖(RadⅡ)GAD活力逐渐升高,其中芽尖部分活力是子叶的3.69倍。外源ABA处理使发芽大豆内源ABA和Ca2+含量升高,SCaM1和SCaM2表达增加,显着提高了GAD活力,而Glu含量显着降低。Flu则使内源ABA和Ca2+含量和GAD活力显着降低,并引起Glu的积累。表明发芽大豆内Ca2+浓度受ABA刺激后迅速提高,并使相应的CaM表达增强,从而激活了GAD活力,更多的Glu转化为GABA,引起发芽大豆内Glu的消耗。与对照相比,ABA处理下发芽大豆GAD活力提高,而基因表达水平无显着差异,而Flu处理降低了GAD活力,却提高了GAD基因的表达。表明在低氧联合盐胁迫下,GAD mRNA的表达并不是富集GABA的唯一因素,GAD蛋白的激活可能起主要作用。8、Rad Ⅰ部分的DAO活力是发芽大豆活力最高的部分,Rad Ⅱ的DAO活力下降,但仍显着高于子叶。在低氧联合盐胁迫下加入ABA后,发芽大豆从子叶到芽尖5部位的fPut和fSpd均比对照增加。发芽大豆胚中DAO基因的表达极显着高于子叶。ABA处理显着提高DAO活力,促进发芽大豆fPut和fSpd的积累。加入Flu后二者含量下降,表明ABA可促进发芽大豆fPut和fSpd的积累。DAO活力增强,多胺积累,二者的联合作用加快了Put向GABA转化,GABA得以富集。低氧联合盐胁迫下加入ABA后,RadⅡ部位DAO表达量下降,其它部位变化无显着差异。Flu处理降低了DAO活力,却促进了DAO基因的表达。胚部GAD活力、DAO活力和GABA含量(以可溶性蛋白计算)均高于子叶,表明胚部是发芽大豆GABA的主要生成部位。
白青云[4]2009年在《低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷γ-氨基丁酸富集机理及抗氧化性研究》文中认为粟谷(Setaria italica L. Beauv)是我国主要的杂粮作物之一,富含淀粉、蛋白质、脂质、维生素和矿物质等营养成分。此外,粟谷还含有预防脂肪肝、降低胆固醇和抗癌等多种功能的活性成分。采用生物技术控制粮谷类种子发芽过程,既可转化其中的营养物质,又可富集对人体有生理功能的活性物质,如γ-氨基丁酸(GABA)、抗氧化物质等。GABA是一种非蛋白质氨基酸,是哺乳动物大脑抑制性神经递质,具有降低血压、镇定神经等重要的生理功能。植物在低氧、盐胁迫等逆境条件下,均能显着地提高GABA含量,增加抗氧化物质。本文以粟谷为原料,研究不同品种粟谷发芽期间贮藏物质的动员和GABA的动态变化；采用低氧胁迫和盐胁迫处理,研究粟谷发芽过程中GABA的富集机理,并对低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷活性氧(ROS)、抗氧化酶活性及抗氧化物质与抗氧化性的变化进行探讨。主要研究结果如下：1、五种粟谷在25℃避光浸润条件下发芽60h期间,其生理活性和化学组成发生一系列变化,芽长增加8-14mm,呼吸强度升高3.51-5.02倍,淀粉含量下降43-60%,还原糖和游离氨基酸含量分别增加0.90-1.19倍和1.28-2.22倍,GABA含量提高92.32-161.42%；不同品种的粟谷GABA富集量差异显着,其中粟谷JG-34中GABA富集量由发芽前的5.63 mg/l00gFW提高到13.54 mg/l00gFW,该粟谷品种可作为富集GABA的良好原料。2、以JG-34为原料,对低氧胁迫(1.5 L/min通气量)下,粟谷在两种有机酸缓冲体系中GABA富集的研究结果表明,柠檬酸缓冲液富集的GABA量高于醋酸缓冲液,且柠檬酸缓冲液最适浓度为10 mmol/L。以培养温度、通气量和培养液pH为因素,采用Box-Behnken实验设计研究粟谷富集GABA的培养条件,得出发芽粟谷富集GABA的最适条件为：培养温度33℃、通气量1.9 L/min、培养液pH5.8。在此条件下,发芽粟谷中GABA最大富集量为26.96 mg/l00gFW,比原料提高5倍。方差分析结果表明,培养温度和通气量显着影响发芽粟谷中GABA生成量,培养温度和培养液pH的交互作用也显着影响GABA生成量。采用单因素和Box-Behnken实验设计,通过对低氧胁迫下培养液组分对粟谷富集GABA影响的研究得出,发芽粟谷富集GABA的培养液组分最适添加量分别为Glu 1.2 mg/ml、PLP 50μmol/L、CaCl2 2.5 mmol/L。在此培养液中,发芽粟谷GABA的最大富集量为42.87 mg/100gFW。低氧胁迫下,Glu浓度显着影响发芽粟谷GABA含量,PLP和Ca2+的交互作用也显着影响GABA含量。3、发芽48h的粟谷在NaCl胁迫(25℃)下,GAD活性随NaCl浓度的增加和处理时间的延长显着提高。100mmol/L NaCl胁迫下发芽粟谷GAD活性最高；胁迫48h时GAD活性比胁迫前提高71%,GABA含量达到24.53 mg/100g,比胁迫前增加1.08倍。盐胁迫下添加Ca2+显着提高了发芽粟谷GAD活性,促进GABA富集。与单纯NaCl处理相比,盐胁迫下加5mM Ca2+浓度时,GAD活性提高79.91%,GABA含量提高40.99%；盐胁迫下添加Ca2+的抑制剂LaCl3或Ca2+的螯合剂EGTA后GAD活性显着降低,GABA富集量减少。通过比较低氧胁迫和盐胁迫对发芽粟谷GAD活性和GABA富集的影响得出,低氧胁迫对发芽粟谷GAD活性和GABA富集的促进作用大于盐胁迫,Ca2+对低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷富集GABA的调节作用则相反。4、发芽粟谷用植物激素脱落酸(ABA)处理后,GAD活性提高,GABA富集量增加。75μM ABA处理36h时,发芽粟谷GAD活性比处理前提高92.89%；处理60h时GABA富集量达到28.77mg/100g,比处理前提高1.30倍。用ABA处理36h时,发芽粟谷内源ABA水平达最高值,GAD活性变化趋势与之一致,同时GABA含量增加；NaCl处理36h时发芽粟谷内源ABA含量最高,处理48h时GAD活性达最大值。GABA含量与芽长、GAD活性和内源ABA含量呈显着正相关。通过比较ABA处理和NaCl胁迫对发芽粟谷GABA富集的影响得出,ABA处理对发芽粟谷GABA富集的促进效果大于NaCl处理,ABA与NaCl联合处理对发芽粟谷GAD活性有迭加效应,并且使GAD活性最大值持续时间延长,GABA富集量明显增多。由此说明,盐胁迫和ABA处理通过调节发芽粟谷内源ABA含量,从而调节GAD活性,促进GABA积累。5、通过研究低氧胁迫和盐胁迫对发芽粟谷ROS和抗氧化酶活性的影响发现,低氧胁迫下,随着培养液中通气量的减少,发芽粟谷膜脂过氧化和H2O2含量增加,SOD和POD活性呈先上升后下降的趋势,CAT活性呈下降趋势。发芽粟谷MDA.REL和H2O2含量随着盐浓度的加大而上升,SOD和POD活性随盐浓度加大呈先上升后下降的趋势,高浓度盐胁迫促进了CAT活性。通过研究低氧胁迫和盐胁迫下添加Ca2+对发芽粟谷抗氧化系统的影响得出,外源Ca2+处理降低了低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷MDA、REL和H2O2含量,提高了其SOD、POD和CAT活性。进一步研究低氧胁迫和盐胁迫下添加LaCl3和EGTA处理发芽粟谷后发现,发芽粟谷H2O2含量提高,抗氧化酶活性降低,并且EGTA处理的效果高于LaCl3处理。研究结果证实,Ca2+提高了发芽粟谷抗氧化酶活性从而缓解了低氧胁迫和盐胁迫引起的活性氧对植物带来的伤害。低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷富集的GAB含量与SOD、CAT和POD活性呈极显着正相关。6、低氧胁迫和盐胁迫处理提高了发芽粟谷中抗氧化物质含量和抗氧化能力。低氧胁迫下发芽粟谷中总酚和总黄酮含量呈先上升后下降的趋势,AsA含量呈缓慢增长趋势。处理12h时,总酚和总黄酮含量达到最高值,分别比处理前增加18.95%和57.86%,处理60h时AsA含量比处理前提高61.79%。低氧胁迫处理36h后发芽粟谷的还原力提高；低氧胁迫下发芽粟谷清除羟自由基能力呈先上升后趋于稳定的变化趋势,处理36h时清除羟自由基能力是处理前的2.86倍；低氧胁迫下发芽粟谷DPPH自由基清除能力呈先上升后下降趋势,抑制脂质过氧化能力显着提高,处理60h时其抑制率比胁迫前提高91.61%,而在整个低氧胁迫处理期间其清除超氧阴离子能力没有显着变化。7、盐胁迫处理显着提高了发芽粟谷总酚、总黄酮和AsA含量。处理36h时,总酚和AsA含量达到峰值,分别比胁迫前提高20.61%和99.26%,处理48h时总黄酮出现峰值,其含量是处理前的1.99倍。NaCl胁迫处理显着提高了发芽粟谷的还原力,处理48h时的还原力是处理前的2倍,清除羟自由基能力呈先上升后下降的变化趋势,处理24h时比处理前提高91.18%；抗O2能力迅速上升,处理60h时比处理前提高2.88倍；盐胁迫下发芽粟谷DPPH自由基清除能力急剧增长,抗脂质过氧化能力显着提高,处理36h时抑制脂质过氧化率达到83.00%。8、低氧胁迫下发芽粟谷SOD、POD活性及AsA和GABA含量对抗氧化能力的相关性大于总酚和总黄酮。盐胁迫下发芽粟谷抗氧化酶活性与其抗氧化能力存在较高的相关性,总黄酮和GABA含量对盐胁迫下发芽粟谷抗氧化能力的相关性大于总酚,而总酚对抗氧化能力的相关性大于AsA。表明低氧胁迫和盐胁迫促进了发芽粟谷抗氧化酶活性,增加了抗氧化物质,从而提高了发芽粟谷抗氧化性。
苏国兴[5]2006年在《多胺分解代谢在大豆生长发育和耐盐生理中的作用》文中提出精胺(Spm)、亚精胺(Spd)和它们的二胺前体腐胺(Put)是小分子脂肪族多聚阳离子，广泛存在于植物细胞中，与植物生长发育、形态建成和对逆境响应密切相关。然而，大多数研究主要集中在游离态多胺水平和生物合成酶活性的调节上，对多胺分解代谢及其降解产物的生理作用研究较少。特别是多胺氧化降解是否直接参与植物根系的发育?光是否可通过促进多胺氧化酶活性调节细胞木质素的合成?因而控制植物细胞的发育方向?在遭受盐胁迫时，耐盐性不同的植物基因型多胺氧化降解是有否差异?多胺氧化降解是否参与γ-氨基丁酸积累和向脯氨酸的转化?而通过调节脯氨酸和γ-氨基丁酸的积累参与植物的耐盐性尚缺乏研究。为此，笔者选用耐盐性不同的两个大豆品种Lee 68(耐盐性强)和苏协-1号(SX-1，耐盐性弱)，根据不同的研究目的，采用不同的外源物质处理和高压液相色谱分析技术，研究多胺氧化降解在大豆幼苗生长发育和耐盐生理中的作用。结果如下： 2-羟乙基酰肼(2-HEH，多胺氧化化酶(PAO)、二胺氧化酶(DAO)专性抑制剂)可强烈抑制大豆侧根的发育，降低PAO、DAO活性和H_2O_2水平，增加内源游离态和结合态多胺含量。在2-HEH处理的同时，外源添加10μmol／L H_2O_2，可减缓2-HEH对侧根生长的抑制效应。1.0mmol／L环已胺(CHA，Spd合成酶抑制剂)和Put处理对侧根生长有微弱的促进作用，但这种促进作用可被CHA+DMTU(N,N-二甲基硫脲，H_2O_2清除剂)和Put+DMTU所降低，处理效果与主根内源H_2O_2的变化相一致。表明，大豆根系的发育与多胺氧化降解有关；多胺氧化降解产物，尤其是H_2O_2在大豆根系发育中起重要作用。 光照明显抑制大豆下胚轴的生长，促进PAO、DAO和过氧化物酶(POD)活性，增加H_2O_2和木质素的积累。H_2O_2含量与木质素的积累成正相关关系(R~2=0.9688)。形成鲜明对比的是，在黑暗中生长的大豆黄化苗下胚轴的PAO、DAO、POD活性和H_2O_2含量呈下降趋势，木质素含量变化不大。在光照处理的同时，用不同浓度的2-HEH和氨基胍(AG,PAO和DAO专性抑制剂)处理根系，在抑制PAO、DAO活性的同时，显着降低在光照生长条件下大豆下胚轴的H_2O_2和木质素含量。实验结果为光照通过
李岩[6]2009年在《发芽蚕豆γ-氨基丁酸富集途径及高效富集技术研究》文中研究表明本文从9个蚕豆品种中筛选出了适合低氧条件下富集GABA的品种。采用响应面法优化了该品种蚕豆富集GABA的培养条件。在此条件下,研究了GABA支路和PAs降解途径对GABA富集的贡献率,以及外源金属离子和激素对GABA富集量和富集途径的影响,并优化了发芽蚕豆富集GABA的复合培养液。在所得培养条件和培养液组分下,考察了蚕豆发芽期间主要营养成分和GABA含量的变化。以富含GABA的发芽蚕豆为主要原料,设计了发芽蚕豆营养粉配方。1、通过比较9个品种蚕豆在低氧胁迫下的生长状况和蛋白质、氨基酸的变化情况,发现S2品种发芽率、芽长较高；发芽后可溶性蛋白、游离氨基酸增加量和GAD活性高于其他品种；GABA含量和增幅高于其他品种。因此,S2可作为蚕豆GABA富集的良好原料。所选用品种中,籽粒较小、游离氨基酸含量较高的品种发芽率较高,芽长增长较快的品种可以富集更多GABA。以S2为原料,得到发芽蚕豆GABA富集的最适培养条件为培养温度33.6℃、培养液pH 3.19、通气量1.19 L／min,在此条件下GABA含量达2.41 mg/gDW。2、GABA富集的最适培养条件下,PAs降解途径对富集GABA的贡献率为29.1%。适当浓度的外源金属离子和激素可以提高低氧胁迫下发芽蚕豆的GAD和DAO活性,促进GABA积累,其中PAs降解的贡献率为37.6%-45.0%。GA3可在较宽的浓度范围内提高蚕豆GAD活性,同时对DAO活性没有显着影响。Na+促进GAD活性的效果与GA3相似,同时提高了DAO活性。随Ca2+和Li+浓度增加,GAD活性升高,但是浓度较高时对DAO活性有显着的抑制。在试验设定的范围内,高浓度的Cu2+抑制GAD活性,而对DAO活性有促进作用。以GABA含量为响应值,经响应面优化得到发芽蚕豆富集GABA的最适培养液组分为：NaCl 37.1 mmol/L, CaCl2 7.3 mmol/L, GA3 27.0μmol/L。此条件下,发芽蚕豆GABA含量达6.14 mg／g DW,比对照高58%。3、对蚕豆发芽过程中生理生化指标的分析表明：胁迫培养的蚕豆生长受到抑制,呼吸作用加强,碳水化合物消耗加快,而总蛋白的相对含量增加；可溶性蛋白、游离氨基酸和还原糖等小分子物质积累；GAD和DAO活性升高,GABA含量随之升高。4、以发芽蚕豆为主要原料,通过Mixture-D-Optimal混合试验设计的富含GABA的发芽蚕豆营养粉配方：每100 g产品中含发芽蚕豆粉74g、发芽糙米粉10 g、奶粉8 g、蔗糖8 g。以此配方生产的蚕豆营养粉冲调性良好,口感柔和,蛋白含量较高而脂肪含量极低,GABA含量达到4.37 mg/gDW。
田婧[7]2012年在《外源亚精胺缓解黄瓜幼苗高温胁迫伤害的生理调节机制和蛋白质组学研究》文中提出高温胁迫对农业生产的威胁是一个全球性的热点问题,严重影响着作物的生育和产量。黄瓜(Cucumis sativus L.)是世界性的重要蔬菜作物,也是我国设施栽培的主要蔬菜种类之一。然而,在我国大部分地区的保护设施中,正午40℃以上的高温经常出现,高温热害已经成为黄瓜夏秋露地与保护地栽培的主要限制因子。多胺(Polyamines, PAs)是生物代谢过程中产生的一类具有生物活性的低分子量脂肪族含氮碱,广泛作用于植物生长、形态建成、衰老和对逆境胁迫的响应。多胺的种类主要包括二胺类的腐胺(Putrescine, Put)、叁胺类的亚精胺(Spermidine, Spd)和四胺类的精胺(Spermine, Spm)。近年来,通过使用外源多胺类物质来调节和介导植物各种胁迫耐性的研究越来越多。然而,关于多胺调节蔬菜作物高温胁迫的生理研究比较少见,尤其是蛋白质组学方面的研究尚为空白。本研究以黄瓜品种‘津春4号’为试材,在人工气候箱内,采用营养钵内石英砂浇灌营养液栽培的方式,通过叶面喷施外源1mM Spd,测定了高温胁迫(42℃/32℃)下黄瓜植株生长、光合与荧光特性、叶绿体超微结构、膜脂过氧化程度、活性氧清除酶活性和同工酶表达、抗坏血酸-谷胱甘肽循环、氮素吸收代谢等方面的变化,研究了黄瓜叶片可溶性蛋白变化和蛋白质组功能、mRNA转录水平的变化,探讨了外源Spd提高黄瓜植株耐热性的生理和分子生物学机制。主要研究结果如下：1.外源Spd对高温胁迫下黄瓜幼苗生长和内源多胺含量的影响：高温胁迫下,黄瓜幼苗生长受到明显抑制,株高、茎粗、地上部干鲜重、地下部干鲜重及主要功能叶的叶面积均显着降低,外源Spd处理可明显缓解高温胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制,提高植株生物量的积累。高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片中游离态、结合态和束缚态Put含量显着降低,而游离态、结合态和束缚态Spd和Spm含量显着升高。从多胺种类上来看,黄瓜幼苗体内叁种形态Put均向Spd和Spm的转化可能是黄瓜幼苗(至少是该品种)对高温胁迫的一种适应性反应。喷施外源Spd处理促进叶片中Put和Spd含量的升高,而Spm含量略有下降,由于Put是Spd的上游产物而Spm是Spd的下游产物,外源Spd的作用即趋向于维持高水平的内源Spd含量。2.外源Spd保护高温胁迫下黄瓜幼苗的光合能力：与常温对照相比,高温胁迫下叶绿素含量和净光合速率显着下降,气孔导度和蒸腾速率升高,PS Ⅱ潜在最大光化学效率及实际光化学效率亦明显下降；高温胁迫下施用外源Spd有助于提高叶片光合色素的含量,维持较高的净光合速率及PS Ⅱ光化学效率。单纯高温胁迫下,叶绿体内淀粉粒膨大并大量积累、基粒片层受到挤压且数目相对减少,嗜锇体大量出现；高温胁迫下喷施外源Spd,叶绿体超微结构几乎未受到影响。Spd对叶绿体结构与功能的维持和保护,可能是其改善黄瓜幼苗在高温胁迫下光合能力的主要原因,由此而增强植株对高温逆境的适应性。外源Spd可有效抑制高温胁迫下淀粉的水解,使糖分趋于向合成方向,积累更多的干物质。3.外源Spd增强高温胁迫下黄瓜幼苗的抗氧化能力：高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片膜脂过氧化程度显着加剧,表现为叶片相对电导率、MDA含量及脂氧合酶(LOX)活性以及ROS水平(包括O2和H202含量)均显着上升；而外源Spd处理可明显抑制高温胁迫下幼苗叶片的膜脂过氧化损伤,降低ROS水平,减少电解质渗漏和MDA积累。高温胁迫下,SOD活性大幅下降,POD和APX活性先升高后降低,CAT活性先降低后升高,这些酶的同工酶也发生明显的变化；外源Spd显着增强了高温胁迫下SOD活性,POD、CAT和APX活性也有不同程度的提高,除对POD同工酶影响较小外,外源Spd明显促进了其他保护酶同工酶的表达。AsA-GSH循环中,高温胁迫诱导MDAR.DHAR和GR活性升高,还原型抗氧化剂AsA和GSH含量上升且氧化还原比例发生变化；外源Spd处理进一步提高MDAR.DHAR和GR活性,在促进还原型抗氧化剂AsA和GSH绝对含量升高的同时,还提高了还原型抗氧化剂所占比例(AsA/DHA、GSH/GSSG)。黄瓜幼苗在高温胁迫下启动自身的抗氧化系统以抵御高温造成的氧化伤害,但随着胁迫时间的延长,这种抵御逐渐减弱,而外源Spd能显着降低高温胁迫造成的膜脂过氧化伤害,提高抗氧化酶活性并增强同工酶表达,活化AsA-GSH循环,促进了黄瓜幼苗整体抗氧化能力的提高。4.外源Spd对高温胁迫下黄瓜幼苗氮素和其他代谢的影响：高温胁迫下,幼苗根系中N03--N含量升高但随胁迫处理时间的延长向地上部运输受阻,根系中硝酸还原酶(NR)钝化,叶片中NR活性升高,根系和叶片中NH4+-N含量大幅上升；外源Spd能有效调节高温胁迫下氮素代谢的平衡,促硝抑铵,提高NR活性。脯氨酸是一种重要的含氮化合物,逆境条件下较高的脯氨酸水平可增强植株的渗透调节能力,有助于维持植株体内的水分平衡。高温胁迫下,黄瓜幼苗叶片内脯氨酸含量升高,外源Spd进一步促进其含量的升高,从而为黄瓜幼苗在高温胁迫下生长发育提供额外的渗透调节能力。高温胁迫下,质膜蛋白含量降低而液泡膜蛋白含量升高,质子泵活性略有升高；外源Spd可进一步提高高温胁迫下黄瓜幼苗叶片质膜和液泡膜H+-ATPase,而液泡膜H+-PPase活性略有下降。外源Spd促进H+-ATPase的活性,从而稳定膜结构,建立跨膜质子推动力△pH,促进ATP的产生和维持细胞质酸碱平衡,缓解了高温胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制。5.外源Spdd对高温胁迫下黄瓜幼苗叶片蛋白质组和基因表达的影响：高温胁迫初时,幼苗叶片可溶性蛋白含量升高,随胁迫时间延长至5d后,叶片可溶性蛋白含量开始下降,外源Spd可显着提高叶片可溶性蛋白的含量。利用双向电泳(2-DE)和质谱分析(LC-ESI-MS/MS)的技术,比较常温对照和高温胁迫及外源Spd处理的幼苗叶片2-DE图谱,共发现62个差异表达蛋白点,其中有60个蛋白点成功得以MS鉴定。经功能分类后显示,25个蛋白点与光合作用有关,16个蛋白点涉及能量与物质代谢,6个蛋白点为分子伴侣,6个蛋白点与胁迫防御有关,7个蛋白点与蛋白质或核酸的生物合成相关,另有2个蛋白点因MS鉴定得分较低或EST功能尚不明确而被归为功能未知蛋白。主要差异蛋白有Rubisco大/小亚基、Rubisco活化酶(RCA)、转酮醇酶(TK)、磷酸核酮糖激酶(PRK)、热激蛋白70(HSP7)、分子伴侣60(CPN60)、Cu/Zn-SOD、类胡萝卜素相关蛋白、蛋白翻译延长因子(EF-Ts和EF-G)等。高温胁迫对光合作用、能量和物质代谢相关蛋白的影响最为明显,而外源Spd处理在蛋白质水平上表现出积极的保护作用,尤其是显着提高了部分高温下调蛋白(如Rubisco大/小亚基和Cu/Zn-SOD)的表达。光合相关基因(RbcL、RbcS、RCA、OEC23和OEC33等)、抗氧化相关基因(SOD、POD和Car等)和分子伴侣(Hsp70、Cpn60和Hsp20)都在nRNA水平对高温胁迫做出明显反应；外源Spd处理对部分基因的表达表现出明显的调控作用。除PRK、CPN60和sHSP外,大多数重要的功能蛋白受高温影响和受外源Spd诱导的mRNA转录特性与蛋白积累特性相一致。
向丽霞[8]2016年在《外源γ-氨基丁酸调控甜瓜光合器官结构和性能缓解盐碱胁迫的研究》文中进行了进一步梳理土壤盐渍化问题的扩增已经严重影响了农业的可持续发展,土壤中除了存在以NaCl和Na2SO4为主的中性盐外,还存在Na2CO3和NaHCO3等碱性盐,而碱性盐的水解作用形成高pH值对植物造成了更严重的破坏作用。γ-氨基丁酸(GABA)作为一种非蛋白质氨基酸,联系着植物体内碳代谢和氮代谢,是调节植物生长发育的重要信号物质。研究表明,外源GABA处理能够在一定程度上缓解盐碱胁迫的伤害效果。然而,目前关于外源GABA对盐碱胁迫下植物的光合作用影响的机理报道极少。因此,本研究以耐盐碱性较弱的“一品天下208”和耐盐碱性较强“金辉1号”两个甜瓜品种为试材,采用营养液栽培的方式,研究外源叶面喷施50mmol·L-1GABA对50mmol·L-1混合盐碱(NaCl:Na2SO4:NaHCO3:Na2CO3=1:9:9:1)胁迫下甜瓜幼苗叶绿体功能、光系统II和叶绿体活性氧代谢的调控作用,以期为外源GABA提高盐碱胁迫下甜瓜幼苗光合器官的结构和性能提供理论依据。主要研究结果如下:(1)盐碱胁迫下,光合器官中叶绿素分子解体外渗,导致叶绿体中叶绿素浓度的增加,光合作用和Hill反应活力的下降,并抑制了H+-ATPase、H+-PPiase、Mg2+-ATPase、和Ca2+-ATPase酶活性,叶绿体超微结构变形,类囊体开始逐步瓦解。盐碱胁迫下外源叶面喷施GABA后缓解了叶绿体内各个指标增加或降低的趋势。外源GABA降低了盐碱胁迫引起两个甜瓜品种叶绿体中Chl a、Chl b、Car和Chl a+b含量的增加,从而增加了甜瓜幼苗的光合作用,其中对“一品天下208”光合作用的增强作用大于“金辉1号”。外源GABA缓解了“一品天下208”Hill反应活力下降的趋势,促进了“金辉1号”Hill反应活力的持续下降。另外,外源GABA提高了两个甜瓜品种盐碱胁迫下H+-ATPase、H+-PPiase、Mg2+-ATPase和Ca2+-ATPase酶活性,稳定了叶绿体内环境,使基粒类囊体垛迭变得整齐,以保持光合器官功能。(2)盐碱胁迫引起甜瓜幼苗快速叶绿素荧光诱导曲线变形,Wk值升高,放氧复合物比例降低,VJ和Mo值上升,ψo值下降,导致光合电子传递链的供体侧和受体侧均受到伤害。盐碱胁迫还显着降低了甜瓜幼苗的φEo和φPo,增加φDo,提高ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC和ETo/RC的值,改变PSII的能量分配,导致PIABS和DFABS的显着降低。外源GABA处理对“一品天下208”快速荧光曲线有较好的恢复作用,对“金辉1号”作用不显着,表现为:外源GABA处理显着降低了“一品天下208”Wk值,增加了放氧复合物比率,缓解了胁迫对PSII供体侧的抑制,而GABA进一步增加了“金辉1号”Wk值,使放氧复合物比率降低,对PSII供体侧造成了更严重的伤害。外源GABA改变了两个甜瓜品种VJ、Mo和ψo值,缓解了盐碱胁迫对PSII受体侧的伤害。外源GABA还缓解了两个甜瓜品种φEo、φDo、φPo、ETo/CSm、RC/CSm、ABS/RC、DIo/RC、TRo/RC和ETo/RC升高或降低的趋势,改变了PSII反应中心的状态及其能量分配,促进了光合作用的进程,使PIABS和DFABS上升。(3)盐胁迫引起甜瓜幼苗叶绿体内超氧阴离子产生速率增加、丙二醛含量上升、膜脂过氧化程度加剧,抑制了抗氧化酶超氧化物歧化酶活性降低。随着时间胁迫的延长,抗坏血酸-谷胱甘肽循环中的抗坏血酸过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶活性呈先上升后下降的趋势,抗氧化物质抗坏血酸和谷胱甘肽均保持较高的含量。盐碱胁迫下外源叶面喷施GABA处理抑制了叶绿体内活性氧的积累,缓解了盐胁迫引起的抗氧化酶升高或降低的趋势,促进抗氧化物质与活性氧的直接反应,稳定叶绿体内膜结构。外源GABA对耐性不同的甜瓜品种的作用效果存在时间差异,表现为对耐盐碱性较弱的“一品天下208”缓解效果最佳的时间滞后于耐盐碱性较强的“金辉1号”。
尹永祺[9]2014年在《NaCl及其联合Ca～(2+)处理下发芽大豆生理变化与GABA富集调控机理》文中研究指明大豆(Glycine max L.)富含蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等营养物质。大豆籽粒发芽期间,内源酶系统被激活,蛋白质等贮藏性物质分解生成易于吸收利用的小分子物质,抗营养因子减少,尤其具有多种生理作用的γ-氨基丁酸(GABA)等功能性物质得以富集。高等植物中GABA主要由GABA支路和多胺降解途径合成,其中谷氨酸脱羧酶(GAD, EC 4.1.1.15).二胺氧化酶(DAO, EC 1.4.3.6)、多胺氧化酶(PAO, EC 1.5.3.3)和氨基醛脱氢酶(AMADH, EC 1.2.1.19)是这两条途径中合成GABA的关键酶。植物在逆境胁迫条件下GABA合成酶激活,GABA大量积累。Ca2+对缓解植物非生物胁迫以及GABA的积累起重要作用。本文研究从生理代谢水平、酶水平、基因水平和蛋白质水平探讨NaC1及其联合Ca2+调控发芽大豆GABA富集机制。主要研究结果如下：1、研究了NaCl胁迫对发芽大豆生理代谢和GABA富集的影响。NaCl胁迫下,发芽大豆生长受到抑制,芽长、呼吸速率、干物质含量以及单株发芽大豆与其子叶和胚的干、鲜重均显着下降；子叶和胚中丙二醛和H2O2含量显着增加；可溶性蛋白含量增加而游离氨基酸含量降低；超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力无显着变化(p>0.05),胚中过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活力均显着提高；NaCl胁迫显着影响大豆可溶性糖和脯氨酸含量；NaCl胁迫下,发芽大豆子叶和胚中GAD、DAO、PAO和AMADH活力均显着提高,且胚中GAD和DAO活力显着高于子叶(p<0.05),发芽4 d时子叶和胚中GABA含量分别是对照(未胁迫处理)的1.54倍和1.70倍,谷氨酸(Glu)和游离态多胺(fPAs)含量受NaCl胁迫调节。NaCl胁迫基础上施用氨基胍(AG,胺氧化酶抑制剂)显着降低了各部位PAO和AMADH活力(p<0.05),DAO活力则完全被抑制,GAD活力无显着变化(p>0.05),多胺降解途径被抑制,子叶和胚中GABA含量分别下降31.5%和33.5%；子叶中Glu和fPAs含量均显着增加,胚中Glu含量显着降低而fPAs含量显着增加。NaCl胁迫下多胺降解途径对大豆发芽富集GABA的贡献率大于30%。2、研究了NaCl胁迫下Ca2+对发芽大豆生理代谢和GABA富集的影响。NaCl胁迫下,发芽大豆经CaCl2处理,SOD、CAT、POD和GPX活力显着增加(p<0.05),缓解NaCl胁迫对发芽大豆生长的抑制,其芽长、呼吸速率、干物质含量以及单株发芽大豆与其子叶和胚的干、鲜重均显着增加,丙二醛以及H2O2含量显着降低(p<0.05),而施用LaCl3(Ca2+通道抑制剂)则呈相反的变化趋势；CaCl2或LaCl3处理后发芽大豆中可溶性糖含量均显着降低,胚中脯氨酸含量亦显着降低；NaCl联合CaCl2处理下,发芽大豆子叶和胚中GAD显着增加,分别是单独NaCl处理中的1.45倍和1.74倍,而各部位DACK PAO和AMADH活力均显着降低,单株大豆子叶和胚中GABA含量分别为NaCl胁迫处理1.12倍和2.14倍；LaCl3处理显着降低发芽大豆子叶和胚中GAD、DAO、PAO和AMADH活力,GABA含量显着降低；CaCl2或LaCl3处理均显着增加子叶和胚中fPAs含量,降低子叶中Glu含量；在NaCl联合CaCl2或LaCl3基础上施用AG,发芽大豆子叶中GABA含量分别降低17.0%和20.5%,而胚中分别下降11.7%和7.8%。NaCl联合CaCl2处理可缓解NaCl胁迫对发芽大豆生长的抑制,提高生物量和单株大豆GABA含量,同时GABA支路关键酶活力显着提高,抑制多胺降解途径中关键酶活力则显着下降,从而多胺降解途径对GABA富集贡献率下降；NaCl联合LaCl3处理抑制Ca2+对抗氧化酶所起的调控作用,发芽大豆生长停滞并阻碍GABA累积。3、采用RACE (Rapid-amplification of cDNA ends)技术,设计兼并引物、3’和5’端特异性引物,克隆发芽大豆AMADH基因。将中间片段、上游及下游cDNA序列拼接得到1679 bp的AMADH基因序列(包含部分内含子)。运用DNAStar和BioXM在线软件分析序列,发现AMADH基因序列包含有1515 bp开放阅读框,编码505个氨基酸的多肽序列(GenBank登录号：KC478661),预测分子量为54.79 kDa,等电点pI为5.16。4、研究NaCl及其联合Ca1’对发芽大豆GABA合成酶基因表达的影响。NaCl胁迫下,发芽大豆子叶和胚中GAD、DAO和AMADH表达量均显着上调(p<0.05)；NaCl胁迫基础上施用AG,各部位GAD表达量均无显着变化(p>0.05),子叶中DAO和AMADH表达量显着下调(p<0.05),而胚中无显着变化；NaCl联合CaCl2处理,发芽大豆子叶中GAD表达量无显着变化(p>0.05),DAO和AMADH表达量显着下降,胚中GAD、DAO和AMADH表达量均显着下降(p<0.05)；NaCl联合LaCl3处理抑制G/4D和DAO的表达水平；在此基础上抑制多胺降解途径,发芽大豆各部位GAD、DAO和AMADH表达量较单独NaCl胁迫无显着变化(p>0.05)。NaCl胁迫提高GABA合成酶活力及其基因表达水平,积累GABA; CaCl?处理下,GAD活力的提高由Ca2+刺激所致,与其基因表达无关,CaCl2显着抑制多胺降解途径代谢酶活力及其基因表达,降低其对GABA贡献率；NaCl联合LaCl3处理抑制GAD和DAO酶活力及其基因表达量,阻碍GABA积累；AG对GABA合成酶基因表达无显着影响。5、研究NaCl胁迫下发芽大豆蛋白质组差异表达。NaCl及其联合AG处理下从发芽大豆子叶和胚中分别成功鉴定出具统计学意义且丰度变化大于1.5倍或小于0.67倍的72个和63个差异表达蛋白。子叶中差异蛋白有62.5%是贮藏蛋白,其余差异蛋白涉及代谢、能量、细胞生长与分裂、蛋白水解、转运以及防御功能,主要定位于细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体以及液泡；胚中差异蛋白涉及9个功能分类,包括细胞代谢、能量、细胞生长与分裂、蛋白质合成、蛋白定向与贮藏、蛋白转运、信号转导、防御以及次级代谢,分布于细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体、液泡、细胞质骨架以及内质网。NaCl胁迫下,发芽大豆Glu和PAs代谢途径中的蛋白丰度具有显着性变化,其中,NaCl处理显着降低谷氨酰胺合成酶PR-2以及谷氨酰胺合成酶前体的蛋白丰度,而显着提高甲硫氨酸合成酶和5-甲基四氢蝶酰叁谷氨酸高半胱氨酸甲基转移酶丰度,AMADH丰度在NaCl胁迫下同样显着高于对照,从而有利于发芽大豆体内GABA的富集。6、研究NaCl联合Ca2+处理下发芽大豆蛋白质组差异表达。NaCl联合CaCl2或LaCl3处理后共在发芽大豆子叶和胚中成功鉴定出具统计学意义且丰度变化大于1.5倍或小于0.67倍的80和71个差异表达蛋白。鉴定出的差异蛋白主要涉及细胞代谢、能量、细胞生长与分裂、蛋白质合成、蛋白定向与贮藏、蛋白转运、信号转导、防御以及次级代谢等功能,且分布于细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体、液泡、细胞质骨架以及内质网。CaCl2处理下,发芽大豆通过加速信号转导、能量代谢以及蛋白转运、促进蛋白合成并抑制蛋白降解、重新动员分配贮藏蛋白、调节内质网蛋白加工过程、强化抗氧化酶系统、富集次级代谢产物以及其它未知的适应性生理调节增强其对于NaCl胁迫的耐受性。NaCl联合CaCl2处理下,发芽大豆中参与G1u代谢的谷氨酰胺合成酶PR-2以及谷氨酰胺合成酶前体的丰度均显着下降；而LaCl3处理后谷氨酰胺合成酶PR-2未检出,谷氨酰胺合成酶前体的丰度显着增加；参与PAs代谢的两个S-腺苷甲硫氨酸合成酶以及甲硫氨酸合成酶经CaCl2处理后其丰度增加,而经LaCl3处理其丰度降低；NaCl联合CaCl2或LaCl3处理调控GABA代谢前体Glu和PAs代谢的同时,CaCl2亦显着提高发芽大豆中AMADH的表达丰度,而LaCl3处理显着降低了其蛋白丰度进而阻碍GABA积累。
王泳超, 郑博元, 顾万荣, 李卓, 毛俊[10]2018年在《γ-氨基丁酸对盐胁迫下玉米幼苗根系氧化损伤及内源激素的调控》文中进行了进一步梳理为研究γ-氨基丁酸(GABA)对盐胁迫下玉米幼苗根系氧化损伤和内源激素的影响,初步明确GABA提高根系抗盐能力的生理途径,以玉米品种郑单958为供试材料,设置清水对照(CK)、0.5 mmol/L GABA(G)、150 mmol/L NaCl胁迫(N)和150 mmol/L NaCl胁迫下0.5 mmol/L GABA处理(NG) 4个处理进行水培试验,测定了玉米幼苗的根系形态指标、干物质质量、根系活力、内源GABA含量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性以及丙二醛(MDA)、超氧阴离子(·O_2~-)和内源激素含量。结果表明:盐胁迫下,外源GABA能显着增加玉米幼苗根长、根表面积、根体积、根尖数及根系干物质质量,根系平均直径下降了9.32%;根系内源GABA含量、根系活力和可溶性蛋白含量显着升高,根系电导率明显下降;外源GABA能显着提高根系内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,但MDA和的积累减少;根系内源激素会受到外源GABA的影响,表现为生长素(IAA)、赤霉素(GA3)和玉米素核苷(ZR)含量升高,脱落酸(ABA)含量降低,同时促进型激素/抑制型激素比值升高。研究表明:外源GABA在盐胁迫下可诱导内源GABA含量升高,以此提高抗氧化酶活性及改变内源激素平衡,从而降低根系的氧化损伤,维持了细胞膜的完整性,提高了根系活力,进而促进了根系对营养物质的吸收和转运,改善了根系的生长状况。
参考文献：
[1]. 盐胁迫诱导玉米幼苗GABA积累的生理作用[D]. 周翔. 中国农业大学. 2004
[2]. γ-氨基丁酸（GABA）调控盐胁迫下玉米种子萌发和幼苗生长的机制[D]. 王泳超. 东北农业大学. 2016
[3]. 盐和低氧胁迫下发芽大豆γ-氨基丁酸富集与调控机理研究[D]. 郭元新. 南京农业大学. 2011
[4]. 低氧胁迫和盐胁迫下发芽粟谷γ-氨基丁酸富集机理及抗氧化性研究[D]. 白青云. 南京农业大学. 2009
[5]. 多胺分解代谢在大豆生长发育和耐盐生理中的作用[D]. 苏国兴. 南京农业大学. 2006
[6]. 发芽蚕豆γ-氨基丁酸富集途径及高效富集技术研究[D]. 李岩. 南京农业大学. 2009
[7]. 外源亚精胺缓解黄瓜幼苗高温胁迫伤害的生理调节机制和蛋白质组学研究[D]. 田婧. 南京农业大学. 2012
[8]. 外源γ-氨基丁酸调控甜瓜光合器官结构和性能缓解盐碱胁迫的研究[D]. 向丽霞. 西北农林科技大学. 2016
[9]. NaCl及其联合Ca～(2+)处理下发芽大豆生理变化与GABA富集调控机理[D]. 尹永祺. 南京农业大学. 2014
[10]. γ-氨基丁酸对盐胁迫下玉米幼苗根系氧化损伤及内源激素的调控[J]. 王泳超, 郑博元, 顾万荣, 李卓, 毛俊. 农药学学报. 2018