利迪链霉菌对水稻的抗旱促生研究毕业论文
2020-04-16 04:04
摘 要
近几年来，因为全球气候变暖导致的温室效应影响了全球各地的降水量造成了土地贫瘠干旱的现状，此外较低的土地资源利用率对经济发展和农作物的产量都有一定的影响，也不利于社会的发展。在中国，水稻作为主要的粮食作物之一，因此研究水稻在干旱情况下的抗逆性是尤其重要的，这也能进一步提高我国的粮食产量以及有助于解决人民的温饱问题。所以本实验以水稻幼苗作为研究对象，利用利迪链霉菌对于水稻在生物胁迫的条件下的促生效果，分成利迪链霉菌实验组和空白对照组，加之用20%的聚乙二醇6000（PEG 6000）模拟干旱胁迫，测定水稻幼苗的生物量指标（如株高，根长以及鲜重）以及生化指标（如叶绿素a，叶绿素b,叶片相对含水量，可溶性糖含量，脯氨酸，丙二醛以及POD,CAT等酶含量）。经研究发现，当水稻幼苗处于干旱胁迫，利迪链霉菌使水稻幼苗叶片中的可溶性糖含量达到70%以上和脯氨酸含量增长了25%以上，利迪链霉菌促使水稻幼苗显现良好的抗旱和保水能力。讨论利迪链霉菌对水稻幼苗的抗旱促生效果。
关键词：利迪链霉菌 PEG胁迫 促生 水稻幼苗
Study on Drought Resistance and Growth Promotion of Streptomyces Lydicus to Rice
Abstract
In recent years, because of the greenhouse effect caused by global warming, precipitation around the world has been affected, resulting in the status of poor land and drought. In addition, the low utilization rate of land resources has a certain impact on economic development and crop production and is not conducive to social development. In China, rice is one of the main food crops，so it is particularly important to study the stress resistance of rice under drought conditions，which can further improve China's food production and help to solve the problem of people's food and clothing. The experiment was divided into experimental group and blank control group, using the effect of Streptomyces lydicus on Rice under biological stress and 20% polyethylene glycol 6000 (PEG) was used to simulate water stress. Biomass indexes (such as plant height, root length and fresh weight) and biochemical indexes (such as chlorophyll a, chlorophyll b, relative water content of leaves, soluble sugar content, proline, malondialdehyde , POD,CAT and other enzyme contents) of rice seedlings were determined. It was found that when rice seedlings were under drought stress, the soluble sugar content and proline content of rice seedlings were increased by more than 70% and 25% respectively by Streptomyces lidiformis . The effect of Streptomyces lydiformis on drought resistance and growth promotion of rice seedlings was discussed.
Key words: Streptomyces lydicus; PEG stress; growth promotion;Rice seedlings
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 文献综述 1
1.我国农业生产的现状 1
1.2水稻幼苗生理代谢在干旱胁迫的影响 1
1.2.1水稻生长在干旱胁迫下的影响 1
1.2.2 水稻膜渗透性和膜脂过氧化在干旱胁迫下的影响 2
1.2.3水稻脯氨酸含量在干旱胁迫下的影响 2
1.2.4水稻抗氧化系统在干旱胁迫下的影响 3
1.3 利迪链霉菌在植物抗旱方面的作用 3
1.4 本文的研究内容与意义 3
第二章 材料与方法 4
2.1 实验试剂 4
2.2 实验仪器 4
2.3利迪链霉菌的发酵 5
2.4 水稻催芽及生长条件 5
2.5 水稻幼苗的胁迫处理 6
2.6 水稻幼苗的生理生化指标测定 6
2.6.1形态指标测定 6
2.6.2水稻叶绿素a ,b含量的测定 6
2.6.3叶片相对含水量的测定 7
2.6.4丙二醛(MDA)含量测定 7
2.6.5脯氨酸含量测定 7
2.6.6 可溶性糖含量的测定 7
2.7抗氧化酶活力的测定 8
2.7.1 CAT活力的测定 8
2.7.2 POD 活力的测定 8
第三章 结果与讨论 10
3.1 干旱胁迫下利迪链霉菌对水稻幼苗形态的影响 10
3.2利迪链霉菌在干旱胁迫下对水稻幼苗叶绿素a ,叶绿素b含量的影响 11
3.3利迪链霉菌在干旱胁迫下对水稻叶片相对含水量影响 12
3.4利迪链霉菌在干旱胁迫下对水稻丙二醛(MDA)含量的影响 13
3.5利迪链霉菌在干旱胁迫下对水稻脯氨酸含量的影响 13
3.7 干旱胁迫下利迪链霉菌对水稻抗氧化酶活力的影响 15
第四章 结论与展望 16
参考文献 18
致谢 20
第一章 文献综述
1.我国农业生产的现状
随着人类经济发展与人口膨胀，水资源短缺现象日趋严重，许多地区生态系统脆弱，干旱面积也进一步扩大，干旱化趋势也成为人们关注的重点话题。近些年来，我国约有近一半处于干旱或半干旱的状态，尤其是西北部地区严重缺水，正是因为脆弱的生态系统，滞后的供水保水措施，水文地质勘察发现其地质条件复杂性所导致的用水问题十分突出，出现了影响社会经济和谐健康发展的情况，面临危及身体健康和生活水平等相关问题。人类的生存发展离不开水资源，其重要性更是不言而喻的[1]。因为水资源的缺乏尤其是西部地区水资源的供需不平衡，所以会在干旱环境下植物的渗透势下降，影响渗透调节。干旱的胁迫过程会让植物组织的膜结构造成破坏，降低光合作用反应效率使气孔受到抑制，在这种情况下对土地植被的覆盖率以及当地的气候特征及变化造成不良影响。在我国，无论南方还是北方，水稻都是重要的粮食作物，因此研究利迪链霉菌的侵染能否使水稻产生抗旱促生效果，有利于我国的粮食生产和经济发展。
1.2水稻幼苗生理代谢在干旱胁迫的影响
1.2.1水稻生长在干旱胁迫下的影响
段素梅等[1]通过研究发现,干旱胁迫会对水稻幼苗的整个生长期都会造成严重影响，水分的缺乏会对水稻种子的萌发以及后期的水稻升值趋势都会造成影响，比如水稻的根系活力降低根部生长受抑制，植物生长发育不良，植株矮小，气孔受到限制，影响光合速率，打乱植物体内活性氧离子代谢的动态平衡以及整个生物量的减少。江学海等[2]研究发现, 在水稻生长过程中，干旱胁迫会影响水稻根系的长短变化以及水稻幼苗的叶片性状，叶片的根系活力都会受到抑制以及叶片会从老叶开始向新叶发黄发枯，这些都表现了干旱的特征作为研究抗旱性的重要
指标，尤其是植物根系的性状会反应水稻的干旱程度以及水稻幼苗的叶片相对含水量等都可以作为预测干旱胁迫的指标等。
1.2.2 水稻膜渗透性和膜脂过氧化在干旱胁迫下的影响
当植物处于干旱胁迫时，活性氧（ROS）含量增多，会产生膜脂的过氧化作用[3]，水稻幼苗膜脂过氧化的过程很复杂，然而水稻幼苗体内的MDA含量的高低表示了植株中过氧化作用对膜脂造成的影响说明了干旱胁迫下活性氧的平衡被打破是引起 MDA 含量增加的主要因素[4]。但是当水稻幼苗处于干旱环境下会伤害水稻体内的膜系统，并且MDA是因为膜脂过氧化生产的产物，MDA 含量的递增，则也表明了PEG胁迫影响水稻的膜渗透性与过氧化。MDA含量的高低是反映细胞膜质过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标[5]。张彦妮研究发现起初MDA含量变化不明显，但其随着PEG浓度的增加和胁迫时间的延长，MDA含量也迅速增加，说明干旱胁迫使水稻幼苗积累了大量的活性氧标志着此刻的细胞膜脂过氧化影响严重[5]。
1.2.3水稻脯氨酸含量在干旱胁迫下的影响
渗透调节是水稻幼苗适应干旱胁迫的主要生理机制，水稻幼苗也是通过渗透调节完成环境的适应性，干旱环境下的抗旱性强的水稻幼苗体内游离的Pro含量也随之积累，这正说明了水稻幼苗的脯氨酸的含量与干旱胁迫下的渗透调节息息相关通过渗透调节可使植物在干旱胁迫下保持渗透压，通过水稻的气孔开放，促进光能转化为化学能，朱维琴等（2003）研究发现游离氨基酸特别是其中的脯氨酸成倍增加是不同水稻品种适应干旱逆境的重要生理机制之一，干旱胁迫条件下不同水稻品种叶片中都具备可溶性有机渗透调节物质增加的趋势[6]。随处理时间延长，水稻游离脯氨酸积累量增加[6]。水稻体内的脯氨酸的含量与其抗旱性能相关，抗旱性强的水稻体内积累的脯氨酸更多。这也是植物自身的渗透调节的结果。蔡昆争等认为，干旱敏感型水稻干旱胁迫后脯氨酸含量上升幅度大于耐旱型，而杨建昌等研究则认为低土壤水分条件下耐旱型水稻脯氨酸累积较早、持续时间长[7]。
1.2.4水稻抗氧化系统在干旱胁迫下的影响
正常时，水稻体内的ROS的产生与清除都维持平衡，一般不会对植物造成伤害。但是当水稻处于PEG胁迫时，平衡也被随之打破，减弱了抗氧化系统的活性，所以不同程度的干旱胁迫会对植物内部的生理代谢造成影响，但不同品种或作物适应干旱方式多种多样，同时它们也会利用不同的抗旱机制或多种抗旱机制共同来发挥作用。CAT和POD等酶类都是干旱胁迫下的植物保持活性氧积累与清除系统平衡的重要物质[8]。王贺正等研究认为在干旱胁迫下水稻抗氧化酶活性显著提高[9,10]，认为抗氧化系统可以帮助清除细胞内积累的活性氧，增强植株的抗旱性。
1.3 利迪链霉菌在植物抗旱方面的作用
目前关于利迪链霉菌诱导植物的抗旱性主要包括干旱耐受就是生理生化适应、干旱回避就是形态适应和干旱恢复这些反应。干旱胁迫下利迪链霉菌可以促进植物的生长，是通过植物体内各方面的相互作用与协调起到缓解干旱胁迫下的植物的伤害。研究发现，利迪链霉菌可以通过影响植物对水分的吸收程度来调节植物体内的代谢状况，促进植物吸收外界的营养物质与矿物质元素，提高植株对外界物质的利用率，有助于植物的生长与代谢，加快植物的生长，提高光合作用的速率，提高了水稻在逆境环境中的抗逆性，增强水稻的抗旱能力[11]。有研究表明在一定程度上利迪链霉菌的侵染能够诱导在干旱环境下受到胁迫的细胞的抗氧化酶活性，增加水稻体内的类胡萝卜素，降低丙二醛含量，减少植物因过氧化造成的损害，降低了细胞膜受到的伤害。也有实验表明植物内受到利迪链霉菌侵染导致植株的根系活力有所上升，水稻内部的脯氨酸积累增多，各种结果都能体现出利迪链霉菌对干旱胁迫下的植物有缓解与促生作用。
1.4 本文的研究内容与意义
本文研究的具体内容是关于利迪链霉菌对于水稻幼苗在干旱胁迫下的促生效果。通过测定水稻幼苗的生物量指标（如株高，根长以及鲜重）以及生化指标（如叶绿素a，叶绿素b,叶片相对含水量，可溶性糖含量，脯氨酸，丙二醛以及POD,CAT等酶含量），得出有用数据证明干旱胁迫下利迪链霉菌对水稻幼苗有促生效果。本实验的意义在于通过本实验证明利迪链霉菌对水稻的抗旱促生作用，将利迪链霉菌这类菌属用于水稻幼苗的实际培养中，提高我国干旱地区的实际亩产量和每亩的水稻幼苗的生物量，缓解当地干旱胁迫对粮食造成的不良影响，提高当地的经济效益和粮食产量。
