论文部分内容阅读
烟嘧磺隆作为苗后除草剂已在玉米生产上广泛应用。本研究利用一对对烟嘧磺隆表现抗和不抗的近等基因系即沈糯509-抗和沈糯509-感,通过田间和温室盆栽试验研究了玉米对烟嘧磺隆的抗性生理及解毒机制。本文从解毒途径和靶标酶的角度阐述了不同抗性玉米品种对烟嘧磺隆耐药性的差异。利用实时荧光定量PCR测定了烟嘧磺隆代谢途径中关键酶基因的表达量,以期从生理生化及分子水平揭示糯玉米对烟嘧磺隆的抗性机制。主要研究结果如下:1.烟嘧磺隆处理后,敏感自交系沈糯509-感的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（E）、最大光化学效率（Fv/Fm）、非循环光合电子传递速率（ETR）、实际光化学效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数（qP）均低于抗性自交系沈糯509-抗。相反,沈糯509-感的胞间CO2浓度（Ci）、气孔限制值（Ls）和非光化学猝灭系数（NPQ）均高于沈糯509-抗。说明,气孔限制是导致沈糯509-感光合能力降低的重要原因。烟嘧磺隆胁迫条件下,保持较高的光合效率是维持玉米正常生长发育的必要条件。2.沈糯509-感电子传递活性的降低,导致烟嘧磺隆作为一种有毒因子通过相同的电子传递路径引起植物体内氧化压力的不断增加。烟嘧磺隆处理后,相较于沈糯509-抗,沈糯509-感叶片中的超氧阴离子（O2·-）产生速率和过氧化氢（H2O2）含量显著增加,导致植物体内膜脂严重过氧化。烟嘧磺隆处理后,沈糯509-抗的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽还原酶（GPX）活性显著高于沈糯509-感。基因表达量测定结果表明,烟嘧磺隆处理后,相比于对照,沈糯509-抗的SOD4、SOD9和CAT1基因表达量显著上调,而沈糯509-感的SOD4、SOD9和CAT1基因表达量显著下调。3.抗坏血酸-谷胱甘肽（AA-GSH）途径是H2O2代谢的主要途径。烟嘧磺隆处理后,沈糯509-感的抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）,脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性均低于沈糯509-抗。对AA-GSH途径的非酶类物质测定结果表明,随着药剂处理时间的增加,相较于沈糯509-抗,沈糯509-感的脱氢抗坏血酸（DHA）含量,还原型谷胱甘肽（GSH）含量和GSH/GSSG（氧化型谷胱甘肽）比率显著降低。基因表达量测定结果表明,烟嘧磺隆处理后,相比于对照,沈糯509-抗的APX2、APX3、MDHAR1、MDHAR2、MDHAR3、MDHAR4、DHAR1、DHAR2、DHAR3、DHAR4、GR1和GR2基因显著上调;而沈糯509-感的APX3、MDHAR1、MDHAR2、MDHAR3、MDHAR4、DHAR1、DHAR2、DHAR3、DHAR4显著下调,GR1和GR2基因表达量没有明显的变化。基因表达量和酶活性的变化共同证明了APX、MDHAR、DHAR、GR酶在抵抗烟嘧磺隆诱导氧化压力中,对清除植物体内的H2O2所扮演的重要作用。4.对烟嘧磺隆处理后的乙酰乳酸合成酶（ALS）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性和基因表达量进行了测定。结果表明,烟嘧磺隆处理后,沈糯509-抗的ALS和GST酶活性显著高于沈糯509-感。相较于对照,抗性自交系沈糯509-抗的ALS1和GST1基因显著上调,而敏感自交系沈糯的ALS和GST1基因没有显著变化。