γ—氨基丁酸对缺锌条件下水稻幼苗生长的影响开题报告

全文总字数：7571字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题的意义：

水稻是我国最主要的粮食经济作物，且稻米作为我国第一大主食，同时也是人体获取主要营养物质的主要途径之一。目前，全世界有三分之一的人口遭受锌、铁等微量元素营养不良，而这些人主要分布在以稻米为主食的亚洲发展中国家，而我国所占的比例相对较大。在我国有三分之一的耕地面积面临锌铁养分缺乏的问题，锌、铁营养的缺乏已经成为限制水稻生长、降低水稻产量的普遍原因之一^[1]。近年来，随着生活水平的逐渐提高，身体健康成为人们关注的焦点，如何提高水稻籽粒微量元素含量，已成为目前研究的热点问题之一。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

探究γ-氨基丁酸对缺锌条件下的水稻幼苗的生长的影响。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

(1)水稻幼苗形态指标的观察：

通过拍照记录水稻幼苗地上部和地下部的生长情况；通过尺子测量地上部和地下部的长度；通过天平测定地上部与地下部的干鲜重；通过根系分析仪分析根系发育情况。叶面积的测定：采用长宽校正法测定叶面积，选取水稻完全展开剑叶迅速测量长和最宽处叶片宽度；计算公式为：叶面积（cm2）=长×宽×0.75；校正系数 0.75 是参照通用的水稻校正系数^[1]。

(2)叶绿素含量的测定：

参照张宪政^[2]的丙酮乙醇混合液法，丙酮：乙醇=1:1，浸提24h，测定吸光值。取水稻剑叶，黑暗环境下，去中间叶脉，然后剪碎混匀，称取0.04g放入2ml离心管中，加入1.8ml 95%乙醇：丙酮：水=4.5:4.5:1的混合液浸提，浸提36个小时至叶片变白，浸提液即为叶绿素，以提取混合试剂为对照，分别测定 649 nm、665 nm、470 nm 处吸光度并计算叶绿素浓度，然后换算成鲜重的叶绿素含量（mg/g FW）。

计算公式为：Ca=13.95D665-6.88D649; Cb=24.96D649-7.32D665; CX.C=（1000A470-3.27Ca-104Cb）/229

式中：Ca Cb 分别为叶绿素a、叶绿素b的浓度；CX.C为类胡萝卜素的总浓度；A663、 A645、A470分别为叶绿素提取液在波长663 nm、646 nm、470nm下的吸光度。

(3)锌等矿物质元素含量的测定

取处理两周的水稻幼苗，根在取样后先用去离子水清洗，然后再用20mmol/L的EDTA-Na₂浸泡15min，再用蒸馏水清洗，除去根表面Zn² 。而后110℃杀青30 min于75℃条件下烘干、称重。样品粉碎后经HNO₃:HClO₄=4:1消煮，采用美国PE公司生产的电感耦合等离子体发射光谱仪（型号ICP-OES-Optima 8x00）测定锌等矿物质元素含量^[3]。

参考文献：

[1]王勋,戴廷波,姜东,等.不同生态环境下水稻基因型产量形成与源库特性的比较研究.[J]. 应用生态学报,2005,16:615-619.

[2]张宪政.植物叶绿素含量测定——丙酮乙醇混合液法.[J].辽宁农业科学,1986,3:26-28.

[3]李靖,张玉喜,姜雯. 不同基因型旱稻早期锌吸收与利用差异研究.[J]. 中国农学通报, 2014,30(27):229-233.

技术路线：

实验方案：

A：选取适量水稻种子用75%酒精消毒3min，用去离子水冲洗干净，再用去离子水浸种一天后，平铺于垫有湿润吸水纸的白瓷盘中，在恒温箱（27℃）中进行催芽。种子露白发芽后挑选发芽一致的种子插放在由九十六孔板制成的培养平板，放在320ml的塑料杯中。置于培养箱内培养，先用去离子水处理3d，而后塑料烧杯中换成水稻专用的营养液，每3d更换一次营养液（根据水稻幼苗的生长状况适时调整营养液的浓度，以防发生烧苗现象），并清理塑料杯子，防止细菌等滋生影响水稻生长。待幼苗生长到两叶一心的时候，用于处理。

B：实验预处理包括：0μM Zn，0μM Zn 0.5mM GABA，0μM Zn 1mM GABA，0μM Zn 2mM GABA，0.15μM Zn，0.15μM Zn 0.5mM GABA，0.15μM Zn 1mM GABA，0.15μM Zn 2mM GABA，每个处理三个重复。

C：处理两周，观察表型，测定不同处理下水稻的株高、根长、干鲜重（地上和地下）、新叶中叶绿素含量，以及水稻新叶、老叶和根中的矿物质元素含量等指标。从不同层面上探究GABA对缺锌水稻幼苗生长的影响。

D：重复上述实验，整理数据，得出相关结论。

可行性分析：

本项目前期已经做了一些这方面的研究，阅读了一些文献资料，同时也积累了一定的经验。本项目的指导教师一直从事植物激素与水稻发育的研究，前期的研究结果表明，γ-氨基丁酸（GABA）可以缓解水稻幼苗的氨毒，另有文献显示γ-氨基丁酸对锰、铁、锌等元素的吸收有影响，这为本项目提供了理论基础，也为本项目提供了丰富的经验。本项目在南京农业大学的生命科学学院植物激素实验室进行，有良好的实验器材、实验设备。鉴于此，本项目可行，能达到预期目标。

4. 研究创新点

γ-氨基丁酸对缺锌条件下的水稻幼苗生长影响的研究还未见报道,研究内容有一定的新颖性。

5. 研究计划与进展

2018年10-12月：预实验，确定最佳处理方法。同时每次处理后测量水稻幼苗的干鲜重和形态指标并做记录。

2019年1-3月：撰写开题报告。按照最佳处理方式进行重复实验，测量水稻幼苗的干鲜重和形态指标，选取不同处理水稻叶片测量叶绿素含量，并对实验数据进行分析记录。

2019年4月：撰写中期检查表。继续重复之前的实验。选取长势较一致的几批水稻，除了之前的测量指标，增加测量水稻幼苗的锌等矿物质元素含量并对实验数据进行分析。