水-电场混合引发对洋葱种子活力的恢复及其机理研究
发布时间：2022-10-29 12:40
洋葱（Allium cepa）是我国主要的出口创汇蔬菜。但我国所种植的洋葱品种及所使用的种子主要来源于进口。一个批次的进口洋葱种子在国内要经历多个季节的销售,通常需要储藏4-5年。然而,洋葱种子的寿命相对较短,即使在理想的储藏条件下其也会较其他蔬菜种子更快地失去活力,导致种子出芽缓慢,成苗率降低。技术上可以通过种子引发的方式恢复洋葱种子丢失的活力。在众多的引发形式中,水（湿热）引发因其无任何化学试剂的清洁引发流程与较长的有效期而被广泛应用。但传统水引发通常需要5天以上的引发舱湿度、温度及通气量的精确控制,工艺流程的控制难度较大。高压静电场照射可瞬间提升种子活力,加快萌发并提高出芽率,但有效期较短,一般在20天左右即出现明显消退。本研究将水引发与纯电场引发相结合形成水-电场混合引发（Hydro-Electro Hybrid Priming）技术,并使混合引发后的洋葱种子上出现两种单一引发形式效果及优势的叠加,达到进一步提高种子活力恢复效果,缩短引发时间,延长引发效果有效期,降低技术操作难度的目的。同时对这种效果叠加现象的机理进行了研究,主要过程与结果如下:1电场引发剂量与洋葱种子活力恢复...
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 种子活力与农业生产
1.1.1 种子活力的概念
1.1.2 种子活力与农业生产的关系
1.2 种子的失活与老化
1.3 失活与老化导致的种胚胞内氧化环境及膜完整性的变化
1.3.1 种子内源自由基含量的变化
1.3.2 种子丙二醛含量的变化
1.3.3 种子浸提液电导率的变化
1.4 失活与老化对萌发关键物质的影响
1.4.1 对抗氧化酶系统的影响
1.4.2 对α-淀粉酶的影响
1.4.3 对内源GA与 ABA含量的影响
1.5 传统种子活力恢复技术研究进展
1.5.1 传统种子活力恢复技术与原理
1.5.2 种子引发的技术类型
1.6 物理农业在种子处理与作物栽培方面的应用
1.6.1 物理农业与农业物理学的概念
1.6.2 物理农业在种子处理与作物栽培方面的应用
1.6.3 电场的生物学效应特点及研究现状
1.7 蛋白质空间结构预测的方法与研究进展
1.7.1 蛋白质的空间结构及其组成
1.7.2 蛋白质二级结构的研究方法
1.7.3 CD光谱在植物蛋白质结构中的研究与应用
1.8 种子萌发过程中GA与 ABA的合成与代谢
1.8.1 GA合成途径及关键酶
1.8.2 GA合成关键酶基因的表达
1.8.3 ABA分解代谢途径及关键酶
1.8.4 ABA氧化分解关键酶的基因表达
1.8.5 内源ABA与 GA互作对种子萌发的调控
1.9 转录组测序
1.9.1 转录组测序的类型
1.9.2 主流转录组测序技术与平台
1.9.3 转录组功能注释分析
1.9.4 转录组测序在高等植物中的应用
1.10 我国的洋葱产业及市场概况
1.10.1 洋葱及我国的洋葱产业
1.10.2 我国洋葱品种及种业市场概况
1.11 研究目的、内容及技术路线
1.11.1 研究目的
1.11.2 研究内容
1.11.3 技术路线
第二章 高压静电场对洋葱种子活力的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 电场处理设备的组建
2.1.3 试验设计
2.1.4 萌发测定
2.1.5 纯电场引发效果时效性检验
2.1.6 数据分析
2.2 结果与分析
2.2.1 电场引发对种子萌发启动的影响
2.2.2 电场引发对种苗发育的影响
2.2.3 电场引发对种子萌发效果的综合评价
2.2.4 电场引发效果模型与处理参数的优化
2.2.5 纯电场引发效果的消散
2.3 讨论
2.4 本章小结
第三章 水-电场混合引发对洋葱种子活力的恢复
3.1 材料与方法
3.1.1 试验材料准备
3.1.2 试验设计
3.1.3 萌发测定
3.1.4 水引发与混合引发效果时效性检验
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 三种引发形式对洋葱种子活力的影响
3.2.2 水引发与混合引发效果时效性检验
3.3 讨论
3.4 本章小结
第四章 引发形式对洋葱种子萌发关键酶活性与结构的影响
4.1 材料与方法
4.1.1 酶活性的测定
4.1.2 SOD的提取与纯化
4.1.3 CD光谱测定蛋白质机构
4.1.4 SOD同工酶种类的鉴定
4.1.5 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 不同形式的引发对种子酶活性的影响
4.2.2 不同形式的引发对种子酶活性的影响
4.2.3 洋葱种子SOD同工酶的类型
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 引发形式对洋葱种胚组织与细胞膜的修复
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料准备
5.1.2 自由基含量的测定
5.1.3 MDA含量的测定
5.1.4 种子浸提液电导率的测定
5.1.5 SEM与 TEM的镜检
5.1.6 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 引发形式对种胚胞内自由基含量的影响
5.2.2 不同形式引发后种胚胞内MDA含量的影响
5.2.3 不同形式引发后种子电导率的变化
5.2.4 引发形式对胚组织的修复效果与细胞膜的完整性的电镜观察结果
5.3 讨论
5.4 本章小结
第六章 引发形式对GA、SOD合成及ABA降解相关基因表达的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 材料与处理
6.1.2 测定项目与方法
6.2 结果与分析
6.2.1 不同引发后赤霉素与脱落酸含量的变化
6.2.2 测序数据质控统计结果
6.2.3 转录组de novo组装结果
6.2.4 基因功能注释与功能分类
6.2.5 差异表达基因统计与富集分析
6.2.6 GA相关基因的差异表达
6.2.7 ABA相关基因的差异表达
6.2.8 SOD相关基因的差异表达
6.3 讨论
6.3.1 空间电场对DNA与 RNA序列、结构与数量的改变
6.3.2 引发形式导致的GA合成、ABA降解相关基因的差异表达
6.3.3 引发形式导致的SOD合成相关基因的差异表达
6.4 本章小结
第七章 全文总结、创新点及展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 不足之处及后期展望
参考文献
附录
文中各章补充材料
第一章
第四章
第六章
读博期间发表的论文
读博期间申请的专利
国际学术会议交流与获奖
项目资助
英文缩写与中英文对照表
混合引发相对于水引发进一步差异表达的基因序列
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业种子管理中存在的问题及应对策略[J]. 梁安. 南方农业. 2018(06)
[2]丙二醛的毒性作用及检测技术研究进展[J]. 翟晓虎,杨海锋,陈慧英,何卫华,杨俊花. 上海农业学报. 2018(01)
[3]二次通用旋转设计优化电场处理高粱种子萌发条件[J]. 张作伟,杜慧玲. 山西农业科学. 2018(01)
[4]种子老化及活力修复研究进展分析[J]. 詹明兴. 种子科技. 2017(06)
[5]转录组测序技术研究进展[J]. 洪奇阳,毕行建,王大宁,李子真,俞海,夏宁邵,李少伟. 中国生化药物杂志. 2017(06)
[6]种子耐贮藏性生理机制和遗传机制研究进展[J]. 赵正楠,王建华,孙宏彦,卜燕华,李子敬. 上海农业学报. 2017(03)
[7]种子活力和作物产量[J]. 周峰,华春,贲爱玲,杨平. 种子. 2017(03)
[8]转录组测序及其在药用植物上的应用[J]. 赵振宇,王仕玉,郭凤根,尹冬梅,朱旭海,杜玉霞. 基因组学与应用生物学. 2017(02)
[9]雷公藤贝壳杉烯酸氧化酶基因的全长cDNA克隆与表达分析[J]. 张逸风,苏平,胡添源,周家伟,关红雨,高伟,黄璐琦. 中国中药杂志. 2017(01)
[10]人工老化处理对大麦种子萌发早期胚乳内源激素的影响[J]. 王凤,齐军仓,林立昊,郑许光,郭亚南,龚磊,王少玉,陈阿龙,李忠豪,宋瑞娇. 作物杂志. 2016(06)
博士论文
[1]高压电场处理对谷子幼苗生理效应研究[D]. 陈建中.山西农业大学 2016
[2]赤霉素促进梨果实库强的转录组学和蛋白质组学研究[D]. 李节法.上海交通大学 2015
[3]果树GA生物合成基因——贝壳杉烯氧化酶和20-氧化酶的克隆及表达模式的初步研究[D]. 石琰景.山东农业大学 2002
硕士论文
[1]滇重楼GAox基因克隆及其在种子萌发过程中表达规律研究[D]. 张梦幻.北京协和医学院 2017
[2]高压电晕电场诱变纳豆芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸产量提高的研究[D]. 吉美萍.内蒙古大学 2017
[3]油用牡丹‘凤丹’DFR基因克隆与功能验证及木质素合成基因发掘[D]. 李果.西北农林科技大学 2017
[4]电场处理糜子种子对其萌发期和苗期抗旱性的影响及时效性[D]. 李伟.内蒙古大学 2017
[5]集胞藻PCC6803中S2P蛋白酶Slr1821参与铵胁迫响应的研究[D]. 李仕良.华南理工大学 2017
[6]基于转录组对黄芪种子萌发过程及其内源激素分析[D]. 于倩.内蒙古大学 2016
[7]小麦赤霉病主效位点Fhb1近等基因系的转录组测序以及感赤霉病相关基因的分析[D]. 郑飞.扬州大学 2016
[8]激素引发对杂交棉耐盐性、产量和纤维品质的影响[D]. 蔡芸菲.浙江大学 2016
[9]老化处理对玉米种子贮藏物动员和能量供应影响的研究[D]. 李瑞芳.中国农业科学院 2015
[10]健康成人唾液中三种衰老标记物增龄性变化的研究[D]. 王志辉.中国人民解放军医学院 2015
本文编号：3697702
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 种子活力与农业生产
1.1.1 种子活力的概念
1.1.2 种子活力与农业生产的关系
1.2 种子的失活与老化
1.3 失活与老化导致的种胚胞内氧化环境及膜完整性的变化
1.3.1 种子内源自由基含量的变化
1.3.2 种子丙二醛含量的变化
1.3.3 种子浸提液电导率的变化
1.4 失活与老化对萌发关键物质的影响
1.4.1 对抗氧化酶系统的影响
1.4.2 对α-淀粉酶的影响
1.4.3 对内源GA与 ABA含量的影响
1.5 传统种子活力恢复技术研究进展
1.5.1 传统种子活力恢复技术与原理
1.5.2 种子引发的技术类型
1.6 物理农业在种子处理与作物栽培方面的应用
1.6.1 物理农业与农业物理学的概念
1.6.2 物理农业在种子处理与作物栽培方面的应用
1.6.3 电场的生物学效应特点及研究现状
1.7 蛋白质空间结构预测的方法与研究进展
1.7.1 蛋白质的空间结构及其组成
1.7.2 蛋白质二级结构的研究方法
1.7.3 CD光谱在植物蛋白质结构中的研究与应用
1.8 种子萌发过程中GA与 ABA的合成与代谢
1.8.1 GA合成途径及关键酶
1.8.2 GA合成关键酶基因的表达
1.8.3 ABA分解代谢途径及关键酶
1.8.4 ABA氧化分解关键酶的基因表达
1.8.5 内源ABA与 GA互作对种子萌发的调控
1.9 转录组测序
1.9.1 转录组测序的类型
1.9.2 主流转录组测序技术与平台
1.9.3 转录组功能注释分析
1.9.4 转录组测序在高等植物中的应用
1.10 我国的洋葱产业及市场概况
1.10.1 洋葱及我国的洋葱产业
1.10.2 我国洋葱品种及种业市场概况
1.11 研究目的、内容及技术路线
1.11.1 研究目的
1.11.2 研究内容
1.11.3 技术路线
第二章 高压静电场对洋葱种子活力的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
2.1.2 电场处理设备的组建
2.1.3 试验设计
2.1.4 萌发测定
2.1.5 纯电场引发效果时效性检验
2.1.6 数据分析
2.2 结果与分析
2.2.1 电场引发对种子萌发启动的影响
2.2.2 电场引发对种苗发育的影响
2.2.3 电场引发对种子萌发效果的综合评价
2.2.4 电场引发效果模型与处理参数的优化
2.2.5 纯电场引发效果的消散
2.3 讨论
2.4 本章小结
第三章 水-电场混合引发对洋葱种子活力的恢复
3.1 材料与方法
3.1.1 试验材料准备
3.1.2 试验设计
3.1.3 萌发测定
3.1.4 水引发与混合引发效果时效性检验
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 三种引发形式对洋葱种子活力的影响
3.2.2 水引发与混合引发效果时效性检验
3.3 讨论
3.4 本章小结
第四章 引发形式对洋葱种子萌发关键酶活性与结构的影响
4.1 材料与方法
4.1.1 酶活性的测定
4.1.2 SOD的提取与纯化
4.1.3 CD光谱测定蛋白质机构
4.1.4 SOD同工酶种类的鉴定
4.1.5 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 不同形式的引发对种子酶活性的影响
4.2.2 不同形式的引发对种子酶活性的影响
4.2.3 洋葱种子SOD同工酶的类型
4.3 讨论
4.4 本章小结
第五章 引发形式对洋葱种胚组织与细胞膜的修复
5.1 材料与方法
5.1.1 试验材料准备
5.1.2 自由基含量的测定
5.1.3 MDA含量的测定
5.1.4 种子浸提液电导率的测定
5.1.5 SEM与 TEM的镜检
5.1.6 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 引发形式对种胚胞内自由基含量的影响
5.2.2 不同形式引发后种胚胞内MDA含量的影响
5.2.3 不同形式引发后种子电导率的变化
5.2.4 引发形式对胚组织的修复效果与细胞膜的完整性的电镜观察结果
5.3 讨论
5.4 本章小结
第六章 引发形式对GA、SOD合成及ABA降解相关基因表达的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 材料与处理
6.1.2 测定项目与方法
6.2 结果与分析
6.2.1 不同引发后赤霉素与脱落酸含量的变化
6.2.2 测序数据质控统计结果
6.2.3 转录组de novo组装结果
6.2.4 基因功能注释与功能分类
6.2.5 差异表达基因统计与富集分析
6.2.6 GA相关基因的差异表达
6.2.7 ABA相关基因的差异表达
6.2.8 SOD相关基因的差异表达
6.3 讨论
6.3.1 空间电场对DNA与 RNA序列、结构与数量的改变
6.3.2 引发形式导致的GA合成、ABA降解相关基因的差异表达
6.3.3 引发形式导致的SOD合成相关基因的差异表达
6.4 本章小结
第七章 全文总结、创新点及展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 不足之处及后期展望
参考文献
附录
文中各章补充材料
第一章
第四章
第六章
读博期间发表的论文
读博期间申请的专利
国际学术会议交流与获奖
项目资助
英文缩写与中英文对照表
混合引发相对于水引发进一步差异表达的基因序列
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]农业种子管理中存在的问题及应对策略[J]. 梁安. 南方农业. 2018(06)
[2]丙二醛的毒性作用及检测技术研究进展[J]. 翟晓虎,杨海锋,陈慧英,何卫华,杨俊花. 上海农业学报. 2018(01)
[3]二次通用旋转设计优化电场处理高粱种子萌发条件[J]. 张作伟,杜慧玲. 山西农业科学. 2018(01)
[4]种子老化及活力修复研究进展分析[J]. 詹明兴. 种子科技. 2017(06)
[5]转录组测序技术研究进展[J]. 洪奇阳,毕行建,王大宁,李子真,俞海,夏宁邵,李少伟. 中国生化药物杂志. 2017(06)
[6]种子耐贮藏性生理机制和遗传机制研究进展[J]. 赵正楠,王建华,孙宏彦,卜燕华,李子敬. 上海农业学报. 2017(03)
[7]种子活力和作物产量[J]. 周峰,华春,贲爱玲,杨平. 种子. 2017(03)
[8]转录组测序及其在药用植物上的应用[J]. 赵振宇,王仕玉,郭凤根,尹冬梅,朱旭海,杜玉霞. 基因组学与应用生物学. 2017(02)
[9]雷公藤贝壳杉烯酸氧化酶基因的全长cDNA克隆与表达分析[J]. 张逸风,苏平,胡添源,周家伟,关红雨,高伟,黄璐琦. 中国中药杂志. 2017(01)
[10]人工老化处理对大麦种子萌发早期胚乳内源激素的影响[J]. 王凤,齐军仓,林立昊,郑许光,郭亚南,龚磊,王少玉,陈阿龙,李忠豪,宋瑞娇. 作物杂志. 2016(06)
博士论文
[1]高压电场处理对谷子幼苗生理效应研究[D]. 陈建中.山西农业大学 2016
[2]赤霉素促进梨果实库强的转录组学和蛋白质组学研究[D]. 李节法.上海交通大学 2015
[3]果树GA生物合成基因——贝壳杉烯氧化酶和20-氧化酶的克隆及表达模式的初步研究[D]. 石琰景.山东农业大学 2002
硕士论文
[1]滇重楼GAox基因克隆及其在种子萌发过程中表达规律研究[D]. 张梦幻.北京协和医学院 2017
[2]高压电晕电场诱变纳豆芽孢杆菌合成γ-聚谷氨酸产量提高的研究[D]. 吉美萍.内蒙古大学 2017
[3]油用牡丹‘凤丹’DFR基因克隆与功能验证及木质素合成基因发掘[D]. 李果.西北农林科技大学 2017
[4]电场处理糜子种子对其萌发期和苗期抗旱性的影响及时效性[D]. 李伟.内蒙古大学 2017
[5]集胞藻PCC6803中S2P蛋白酶Slr1821参与铵胁迫响应的研究[D]. 李仕良.华南理工大学 2017
[6]基于转录组对黄芪种子萌发过程及其内源激素分析[D]. 于倩.内蒙古大学 2016
[7]小麦赤霉病主效位点Fhb1近等基因系的转录组测序以及感赤霉病相关基因的分析[D]. 郑飞.扬州大学 2016
[8]激素引发对杂交棉耐盐性、产量和纤维品质的影响[D]. 蔡芸菲.浙江大学 2016
[9]老化处理对玉米种子贮藏物动员和能量供应影响的研究[D]. 李瑞芳.中国农业科学院 2015
[10]健康成人唾液中三种衰老标记物增龄性变化的研究[D]. 王志辉.中国人民解放军医学院 2015
本文编号：3697702
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