论文部分内容阅读
近年来，碳纳米材料凭借自身独特的物理及化学性质，在调节植物生长及提高抗逆性方面展现出巨大的应用前景，在农业应用中的研究日益广泛。前期的研究发现:一定浓度的新型碳纳米材料-氮杂富勒烯水溶性衍生物(IFQA)处理玉米，对玉米种子萌发、早期生长以及生物量的积累均有一定的促进作用。且IFQA具有体外抗氧化活性。由此推测:IFQA对玉米根系生长发育的促进作用，可能与其抗氧化能力有关，但作用机制并不清楚。本实验利用一定浓度的富勒烯，在不同条件下处理玉米以及模式植物拟南芥的种子和幼苗，分别从表型、显微结构、生理水平以及基因水平对其进行探索研究。实验结果如下:
(1)IFQA对模式植物拟南芥及玉米根系表型的影响
无论是干旱胁迫还是过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA均能促进玉米根长的增加，且在干旱胁迫下，20mg/LIFQA同样促进了拟南芥根系的伸长。进一步对干旱胁迫下玉米及拟南芥分生区和伸长区进行观察并测量发现，IFQA能够显著促进玉米及拟南芥分生区和伸长区长度的增加。同时还发现在过氧化氢胁迫下，IFQA可以增加拟南芥根毛的长度及密度，促进根毛的发育。结果表明:IFQA能够促进玉米及拟南芥根系的生长发育。
(2)IFQA对根系活力及根尖抗氧化系统的影响
在干旱胁迫及过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA均能够提高玉米的根系活力。无论在正常还是在干旱或过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA处理均能提高玉米根尖ASA和GSH的含量，GST和GR的活性也均显著提高。GSH/GSSG和ASA/DHA的比值同样高于对照组，但是MDA、GSSG以及DHA的含量低于对照组。结果表明:IFQA处理促进了玉米根尖抗氧化酶类及非酶类抗氧化物质含量，增加了玉米植株的抗氧化能力。
(3)IFQA对玉米根尖抗氧化相关基因表达的影响
半定量PCR结果表明，GST、EIF5A、SOD3、SOD及CAT1在不同处理下均有一定量的表达，各处理条件下没有显著差异。但CAT3、SCR和SCR6基因表达差异较为显著。具体如下:在正常条件下，添加50mg/LIFQA后，CAT3的表达时间延长，SCR和SCR6的表达量提高;干旱胁迫抑制了CAT3、SCR和SCR6的表达，添加50mg/LIFQA后，CAT3的表达时间延长，SCR和SCR6的表达量提高;干旱胁迫抑制了CAT3，SCR及SCR6的表达，添加50mg/LIFQA后，这三个基因都不同程度的被诱导。结果表明:IFQA可能通过调节根尖抗氧化基因CAT3和根尖干细胞维持基因SCR与SCR6的表达，促进玉米根系生长并提高抗逆性。
(1)IFQA对模式植物拟南芥及玉米根系表型的影响
无论是干旱胁迫还是过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA均能促进玉米根长的增加，且在干旱胁迫下，20mg/LIFQA同样促进了拟南芥根系的伸长。进一步对干旱胁迫下玉米及拟南芥分生区和伸长区进行观察并测量发现，IFQA能够显著促进玉米及拟南芥分生区和伸长区长度的增加。同时还发现在过氧化氢胁迫下，IFQA可以增加拟南芥根毛的长度及密度，促进根毛的发育。结果表明:IFQA能够促进玉米及拟南芥根系的生长发育。
(2)IFQA对根系活力及根尖抗氧化系统的影响
在干旱胁迫及过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA均能够提高玉米的根系活力。无论在正常还是在干旱或过氧化氢胁迫下，50mg/LIFQA处理均能提高玉米根尖ASA和GSH的含量，GST和GR的活性也均显著提高。GSH/GSSG和ASA/DHA的比值同样高于对照组，但是MDA、GSSG以及DHA的含量低于对照组。结果表明:IFQA处理促进了玉米根尖抗氧化酶类及非酶类抗氧化物质含量，增加了玉米植株的抗氧化能力。
(3)IFQA对玉米根尖抗氧化相关基因表达的影响
半定量PCR结果表明，GST、EIF5A、SOD3、SOD及CAT1在不同处理下均有一定量的表达，各处理条件下没有显著差异。但CAT3、SCR和SCR6基因表达差异较为显著。具体如下:在正常条件下，添加50mg/LIFQA后，CAT3的表达时间延长，SCR和SCR6的表达量提高;干旱胁迫抑制了CAT3、SCR和SCR6的表达，添加50mg/LIFQA后，CAT3的表达时间延长，SCR和SCR6的表达量提高;干旱胁迫抑制了CAT3，SCR及SCR6的表达，添加50mg/LIFQA后，这三个基因都不同程度的被诱导。结果表明:IFQA可能通过调节根尖抗氧化基因CAT3和根尖干细胞维持基因SCR与SCR6的表达，促进玉米根系生长并提高抗逆性。