DCPTA对玉米低温伤害恢复的蛋白表达及激素调控机理

Due to the frequent events of extreme weather in recent years, the low temperature stress has caused the yield and quality decline for maize, and has become a major hidden danger for China's food security. Some studies showed that the application of plant growth regulator was an effective way for increasing cold resistance. Currently, DCPTA experiments were focused on the physiological effects and the effect on the yield and quality. Based on previous work, we gave the following assumptions from the perspective of the hormone signaling system, which means DCPTA processing affecting endogenous hormone systems first, manipulating the protein expression and then enhancing the resistance to cold stress. The experiments should figure out the hormone regulation mechanism by the spraying DCPTA on maize leaves, and the relation between protein expression and hormonal regulation under cold stress. The study will put further development for using DCPTA in the field, which have a great role in the high-yield and high-quality maize production, as well as promoting the development for other active substances.

近些年来，由于极端气候事件趋于频繁，因低温造成的玉米产量及品质下降己成为我国粮食安全的一个主要隐患，而应用植物生长调节剂是提高玉米抗寒性的有效途径之一。目前有关DCPTA对作物逆境调控的研究主要集中生理效应上，本研究在前期工作基础上从激素信号系统的角度，对于DCPTA对玉米低温伤害恢复的蛋白表达及激素调控机理提出如下研究思路：DCPTA处理-内源激素系统-蛋白质表达-逆境下玉米抗性增强。从而明确DCPTA处理对玉米叶片激素的调控机理；明确DCPTA处理对玉米叶片抗寒分子生物学蛋白表达的调控；同时通过ABA、CTK等激素处理，明确激素调控与蛋白表达两者之间的关系，从本质上揭示DCPTA对增强玉米抗低温能力的作用机理。本项研究成功后，对进一步开发和利用这类活性物质将有极大的促进作用，也为我国以及黑龙江省高产优质粮食生产提供一个新的手段，同时为其他活性物质的开发提供新的思路。

玉米是我国主要的粮食作物，主要分布在东北平原、华北平原和西南山区，但是近些年来，由于极端气候事件趋于频繁，由于低温冷害造成的玉米产量不稳、质量不高己经成为我国粮食安全的一个主要隐患。因此，迫切需要研究开发一些能提高玉米抗寒性的技术或产品。植物生长调节物质因其投入少、见效快、效果显著，在作物生产中显示出强大的功能和广阔的应用前景。研究表明，应用植物生长调节剂是提高作物抗寒性的有效途径之一。DCPTA(2-(3,4-二氯苯氧基)-三乙基胺(2-(3,4-dichorophenoxy) triethylamine))是一类高生物活性的、低分子量特性的胺类化合物生物活性物质，对于作物生长发育有显著的调节作用。研究表明DCPTA可缓解低温胁迫对玉米种子萌发和生长的抑制程度。1.5 mg/L和1.0 mg/L的DCPTA处理提高了玉米种子的发芽率，发芽势、发芽指数和活力指数。DCPTA处理能显著缓解低温胁迫对叶绿素含量及其荧光参数的影响，使玉米叶片叶绿素含量减少速率降低，初始荧光Fo值降低，Fv/Fm、Fv/Fo、NPQ值提高，从而增强了单位叶面积的光合速率，增加了玉米生物量积累。低温胁迫下，DCPTA处理显著降低了玉米幼苗叶片的相对电导率，即保持了质膜系统稳定性。50 mg/L的DCPTA处理显著增加了低温胁迫下玉米叶片的可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量；提高了SOD、POD 、CAT、APX和GR的活性，降低了MDA、电导率、超氧阴离子和H2O2的含量，提高了玉米苗期叶片内源激素（IAA、GA、ZR）的含量，降低了ABA的含量。DCPTA施用后对低温敏感型品种玉米效果更佳。研究为DCPTA提高玉米苗期抗冷性的生理生化机制提供理论和实验依据。同时在大田的实验结果表明，实验室自行配制3种以DCPTA与CCC为主要成分的调节剂分别为PCH1(P1)、PCH2(P2)、PCH3(P3)，在三种自行配制的药品中选出效果较好的复配调节剂，并确定了较好的喷施浓度与喷施次数，解决了黑龙江玉米密植条件下易倒伏，产量低等问题，同时明确新型植物生长调节剂对玉米的作用机理，从而为黑龙江玉米抗逆避灾生产提供一条有效的路子。