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摘 要

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近几年，硫化氢在植物体内生物学效应及其机制也逐渐被揭示。本文以低温应答基因ICE1的突变体水稻‘1314’为实验材料，通过设置对照（未经低温处理）、低温、低温 硫化氢3种处理，用含0（ck）、0.2、0.4mmol/L的硫化氢供体-硫氢化钠（NaHS）处理水稻幼苗，研究外源硫化氢对低温胁迫（8℃）下水稻幼苗过氧化物酶（POD）活性，叶绿素含量，可溶性蛋白含量及幼苗生长发育的影响。结果表明，硫化氢使受低温影响的水稻幼苗尽可能恢复正常生长，极大地积累其干物质营养成分，并促使植株分泌大量可溶性蛋白来抵御寒冷的伤害，调节其紊乱的氧自由基，降低POD的产生。总之，硫化氢对低温胁迫条件下水稻的生长发育具有保护作用，可以一定程度内缓解低温胁迫对水稻幼苗的伤害。

关键词：水稻，低温胁迫，硫化氢，生长发育

Abstract: hydrogen sulfide (H₂S) is the third endogenous gas signal molecule following the carbon monoxide (CO) and nitric oxide (NO). In recent years, the biological effects of hydrogen sulfide in plant and its mechanism is also gradually revealed. ICE1 mutant rice germplasm ‘1314’ was used as experiment material, by setting 3 kinds of processing such as the control (without processing at low temperature), low temperature, low temperature hydrogen sulfide, with 0 (ck), 0.2, 0.4mmol/L hydrogen sulfide donor - sodium hydrosulphide (NaHS) processing rice seedlings, to study the effects of exogenous hydrogen sulfide on peroxidase (POD) activity, chlorophyll content, soluble protein content and seedling growth and development of the rice seedlings at low temperature (8 ℃). Results showed that hydrogen sulfide made rice seedlings affected by low temperature return to normal growth as more as possible. It greatly accumulated more dry matter nutrients, and prompted a large number of soluble proteins secreted by plants to resist the damage of cold. It kept the balance between oxygen free radicals and active enzymes, to reduce the generation of POD at the same time. In a word, hydrogen sulfide played a protective role on the growth and development of rice which is under the condition of low temperature stress. It also could help relieve the stress of damage from low temperature to rice seedlings within a certain degree.

Key words: rice, the stress of low temperature, hydrogen sulfide, growth and development

目录

1 引言 4

2 材料与方法 4

2.1 试验材料 4

2.2 试验设计及处理 4

2.3 测定项目和方法 5

2.3.1植株形态和生物量测定 5

2.3.2叶绿素含量测定 5

2.3.3可溶性蛋白质含量的测定 5

2.3.4过氧化物酶(POD)活性的测定 6

2.4数据分析方法 6

3 结果分析 7

3.1 H₂S对低温胁迫下水稻幼苗株高的影响 7

3.2 H₂S对低温胁迫下水稻幼苗干重的影响 7

3.3 H₂S对低温胁迫下水稻幼苗可溶性蛋白含量的影响 8

3.4 H₂S对水稻幼苗叶绿素含量的影响 9

3.5 H₂S对低温胁迫下水稻幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响 10

结论 11

参考文献 12

取得的成果 14

参与的省项目： 14

参与发表的文章： 14

致谢 15

1 引言

水稻是主要粮食作物之一，在中国作为第一粮食作物被广泛需求^［1］。然而，水稻对温度的要求较高，早春的低温和连续阴雨（倒春寒）经常造成灿稻烂秧；秋季的低温冷害（寒露风）也令抽穗扬花期的水稻受损。据统计，我国每年将有50亿-100亿kg的水稻产量损失^［2］。研究表明，低温胁迫对高等植物生长发育、生理生化代谢以及细胞结构均会造成严重的影响，低温破坏了植物体内活性氧(ROS)的动态平衡，致使植物产生过量ROS分子，从而氧化、损伤膜脂、蛋白质及核酸，导致细胞的衰老、死亡^［3-4］。

硫化氢（H₂S）是一种具有臭鸡蛋气味的无色有毒的小分子气体^［5］。经研究发现，其可作为气体信号分子，影响植物体内的多种物质代谢^［6］，参与细胞间的信号传递^［7］，介导ABA诱导的气孔关闭^［8］，抵御一些如干旱胁迫^［9-11］、盐胁迫^［12］、氧化胁迫^［13］、重金属胁迫^［14］等不良环境的危害等，对硫化氢在小麦^［14-15］、豌豆^［16］、黄瓜^［17］、菠菜^［18］等作物中的影响也有大量的研究。然而在水稻中，硫化氢供体硫氢化钠处理是否可提高水稻对低温胁迫的抵抗能力以及可能的机制，目前尚未完全清楚。本研究以突变体水稻‘1314’为实验材料，通过设置对照（未经低温处理）、低温、低温 硫化氢3种处理，用含0（ck）、0.2、0.4mmol/L的硫化氢供体-硫氢化钠（NaHS）处理水稻幼苗，研究外源硫化氢对低温胁迫（8℃）下水稻幼苗的耐寒性的影响，试图阐明硫化氢处理水稻对其低温胁迫的抵抗能力的可能机制。

2 材料与方法

2.1 试验材料

低温敏感水稻品种‘1314’， 该品种是ICE1基因功能缺失突变体。

2.2 试验设计及处理

挑选谷粒饱满有光泽的水稻种子，用0.1% HgCl2消毒10 min, 去离了水冲洗数次，置于38℃恒温箱中培养48h。催芽期间，注意培养皿中不要失水。萌发后，选取露白一致的种子，用镊子整齐摆放在纱网网面（泡沫框架中间缝上纱网）上，置于盛水的塑料箱内。当水稻幼苗长至一心一叶时，将塑料箱中的清水换成1/2Hoagland营养液（3L）。当幼苗长至7-10cm时，将其置于两只HP 1000GS型智能人工气候箱中水培。一只气候箱昼夜温度为28℃，令一只气候箱昼夜温度为8℃，RH均为60%~70%，白天给予光照均为14h[ 1000ｕmol/(m² · s)] 。

培养箱适应生长1天后，用含有NaHS（H₂S的供体)的Hoagland营养液进行如下处理：①28℃下0.2、0.4mmol/L;②8℃下0（ck）、0.2、0.4mmol/L。每2天换1次，共处理3次。每个处理3箱，3个重复。于开始处理后每隔2天，进行一次各项生理生化指标的测定。

2.3 测定项目和方法

2.3.1植株形态和生物量测定

取不同处理的水稻幼苗，每隔两天测量株高及根长，并做好记录。取样后，用吸水纸吸干水稻幼苗表面水分，分析天平称鲜重。将称完鲜重后的幼苗放在报纸中包好，做好标记。110℃杀青15min后于75℃过夜烘干至恒重，每个处理3个重复，每个重复10株。

2.3.2叶绿素含量测定

叶绿素含量采用乙醇丙酮浸提比色法^[19]。

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