棉花幼苗γ-氨基丁酸代谢及对干旱胁迫的响应

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1、分类号：密级：公开学号：2005201014单位代码：10759石河子大学博士学位论文棉花幼苗γ–氨基丁酸代谢及对干旱胁迫的响应学位申请人曹让指导教师张旺锋教授梁宗锁教授申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向作物高产生理生态所在学院农学院中国·新疆·石河子2013年6月Effectofcotton（Gossypiumspp.）seedlinggammaaminobutyricacidmetabolicresponsetodroughtstressADissertationSubmittedtoShiheziUnivers

2、ityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByCaoRang（CropCultivationandFarmingSystem）DissertationSupervisor:ZhangWangFengLiangZongSuoJune,2013石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研

3、究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要干旱缺水对作物生产造成的危害超过了其他非生物因子胁迫的总和，因此，提高作物抗旱性已成为干旱

4、缺水地区农业可持续发展急需解决的关键问题。新疆是我国典型的干旱区，棉花是新疆最重要的经济作物，研究棉花适应干旱逆境的能力，探讨棉花抗逆生理生态机制，培育耐旱品种，已成为新疆现代植棉业迫切需要解决的重要问题。植物体内糖代谢途径主要是通过糖酵解和三羧酸循环（TCA）进行，γ–氨基丁酸（GABA）支路和TCA循环密不可分。GABA支路对C/N分配和氨基酸代谢具有一个中心调节作用。植物中GABA被认为是一种信号传导分子，在生物和非生物逆境胁迫条件下，植物会迅速积累大量GABA。外源GABA具有缓解植物非生物胁迫的作用。所以，研究棉花幼苗GABA代谢对干旱

5、胁迫的响应，了解棉花对干旱胁迫下的氮代谢过程，对生产中调控棉花碳氮代谢，实现棉花高产很有必要。本试验采用土培和水培的方式，在人工气候室条件下，研究抗旱性不同的2个棉花幼苗品种GABA代谢对干旱胁迫的响应，研究结果如下：1.在持续干旱胁迫下，新陆早7号（耐旱品种）和新陆早24号（不耐旱品种）的叶水势、叶片相对含水量、根系含水量和根系活力逐渐下降，在胁迫5d降到最低，与同期处理的对照组相比较，差异达到显著水平（p<0.05）。谷氨酸脱羧酶（GAD）活性在处理4d达到最大值，5d及复水后随之下降；GABA含量随着干旱胁迫天数的增加而增加，在胁迫5d上升

6、到最大值，此时新陆早7号和新陆早24号叶片GABA含量分别比对照增加290.56%和200.31%；根系GABA含量分别比对照增加320.63%和243.81%；叶片GABA转氨酶（GABA-T）活性在胁迫前期高，随着胁迫时间的延长而下降，在胁迫3d较对照显著降低，5d下降到最低。2个品种根系的GABA-T活性变化趋势和叶片相似。复水后，2个品种叶片和根系GAD活性、GABA-T活性、GABA含量均有所恢复，其中新陆早7号比新陆早24号恢复速度快，说明耐旱型棉花品种具有较强的恢复能力。2.棉花叶片和根系中至少存在3种内肽酶，即巯基蛋白酶、丝氨酸蛋

7、白酶及金属蛋白酶。其中最活跃的是巯基蛋白酶。外源GABA能够显著降低棉花叶片和根系的内肽酶活性。3.Ca（NO3）2、W7和TFP对棉花幼苗处理组，不同有机酸和氨基酸对棉花幼苗处理GAD活性的作用效果表现为：-1.0MPaPEG处理使棉花叶片GAD活性显著降低，10mMCa(NO3)2处理使棉花叶片GAD活性显著高于对照；在-1.0MPaPEG+100mMW7+10mMCa(NO3)2处理下，棉花叶片GAD活性显著低于对照，证明W7对GAD活性的抑制效果最显著；在5mM谷氨酸、5mM丙氨酸、5mM甘氨酸、5mM天门冬氨酸和5mM铵离子处理组，以谷

8、氨酸处理的棉花叶片GAD活性最高，其他氨基酸处理GAD活性略低于对照，铵离子处理的GAD活性最低；在10mM丁酸、10mM柠檬酸、10m