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外源茉莉酸甲酯对uv-b胁迫下颠茄生物碱积累及TAs代谢途径调控的机制探究

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作物学报 2020年第12期46卷 1894-1904页

作者：山雨思辛正琦何潇代欢欢吴能表西南大学生命科学学院重庆400715 三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715

以颠茄(Atropa belladonna L.)为材料,采用外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理颠茄幼苗,研究uv-b胁迫下不同浓度外源MeJA在不同处理时间对颠茄托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)含量、TAs合成途径上游产物、信号分子以及... 详细信息

以颠茄(Atropa belladonna L.)为材料,采用外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理颠茄幼苗,研究uv-b胁迫下不同浓度外源MeJA在不同处理时间对颠茄托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)含量、TAs合成途径上游产物、信号分子以及关键酶基因表达量的影响,初步探究uv-b胁迫下外源MeJA调控颠茄TAs代谢途径的机制。uv-b胁迫显著降低了颠茄莨菪碱和东莨菪碱的含量,对TAs合成途径前体物质的积累产生抑制作用,不利于TAs合成代谢。经适宜浓度的MeJA处理后,颠茄TAs含量有一定程度的提高,次生代谢途径中前体氨基酸(鸟氨酸和精氨酸)、多胺含量以及腐胺合成关键酶活性也均有不同程度的上升;信号分子NO的浓度随MeJA浓度的升高呈先升后降的趋势,在MeJA浓度为250μmol L^(-1)时达到最高。对TAs合成途径关键酶基因表达量的检测发现,在外源MeJA的诱导下,颠茄叶片和根部TRI、PPAR、H6H表达量均有不同程度的上调。表明外源MeJA通过诱导颠茄TAs合成上游产物含量的升高,刺激NO的迸发,为TAs合成途径提供更多的前体物质,同时通过调控TAs代谢途径中关键酶基因TRI、PPAR与H6H的高效表达,有效缓解uv-b胁迫对颠茄TAs的抑制作用,提高颠茄莨菪碱和东莨菪碱的含量。以上研究结果可为今后进一步研究逆境胁迫下外源诱导子调控颠茄TAs次生代谢途径机制提供依据,以期在实际生产中有效提高颠茄的抗逆性和其药用成分的积累。

关键词：茉莉酸甲酯 uv-b胁迫颠茄托品烷类生物碱次生代谢

过表达单脱氢抗坏血酸还原酶基因提高番茄抗uv-b胁迫能力

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植物生理学报 2014年第1期50卷 95-104页

作者：王玉孔凡英尹波董新纯孟庆伟山东农业大学生命科学学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

以野生型(WT)和转正义叶绿体单脱氢抗坏血酸还原酶基因(LeMDAR)番茄为试材,探讨了uv-b胁迫下过表达LeMDAR对番茄抗氧化能力的影响。测定了不同时间uv-b处理下番茄抗坏血酸(AsA)含量,脱氢抗坏血酸(DHA)含量,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活... 详细信息

以野生型(WT)和转正义叶绿体单脱氢抗坏血酸还原酶基因(LeMDAR)番茄为试材,探讨了uv-b胁迫下过表达LeMDAR对番茄抗氧化能力的影响。测定了不同时间uv-b处理下番茄抗坏血酸(AsA)含量,脱氢抗坏血酸(DHA)含量,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性,光合速率和叶绿素荧光参数等。在uv-b处理下,转基因番茄植株的AsA含量、MDAR酶及抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、H2O2和超氧阴离子清除速率、净光合速率(P n)高于野生型番茄。此外,紫外胁迫下,转基因株系丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)较野生型增加的少。上述结果表明,MDAR对抗坏血酸再生具有重要作用,过表达LeMDAR提高了番茄植株抗氧化能力,对光合机构有保护作用。

关键词：番茄 LeMDAR uv-b胁迫抗坏血酸再生抗氧化能力

uv-b胁迫对拟南芥主根生长影响的生理与分子机制初探

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UV-B胁迫对拟南芥主根生长影响的生理与分子机制初探

作者：张苹青海师范大学

学位级别：硕士

uv-b胁迫作为一种重要的非生物逆境,在叶片和气孔研究中较为清楚,然而其对根系影响的研究较少。研究发现拟南芥根系能够感受uv-b信号,并在uv-b处理下出现“翘根”表型。为阐明uv-b胁迫对植物根系生长发育的影响,本论文以模式植物拟南芥... 详细信息

uv-b胁迫作为一种重要的非生物逆境,在叶片和气孔研究中较为清楚,然而其对根系影响的研究较少。研究发现拟南芥根系能够感受uv-b信号,并在uv-b处理下出现“翘根”表型。为阐明uv-b胁迫对植物根系生长发育的影响,本论文以模式植物拟南芥为研究材料,分析了uv-b胁迫下拟南芥幼苗根尖生长的形态学变化,以及uv-b胁迫对拟南芥根尖NO和生长素信号的影响,并对其生物学意义等进行了论述。本试验以uv-b处理拟南芥5d龄幼苗3min后,将幼苗恢复到正常生长条件下垂直培养,并检测形态学和各种生理生化及分子指标。通过一系列试验得到以下结果：uv-b胁迫可以诱导拟南芥幼苗发生“翘根”,翘根角度随uv-b处理后培养的时间延长而变化。根据对拟南芥幼苗翘根角度的统计分析,拟南芥幼苗先向上翘起,约翘至90℃后,拟南芥幼苗主根开始向前延伸,约24h后幼苗主根又贴回到培养基上生长。uv-b胁迫后拟南芥主根根冠中的淀粉粒逐渐减少,至12h后开始慢慢恢复。这表明,uv-b胁迫下,根冠淀粉粒含量迅速减少,从而导致根尖向地性丧失,可能是影响拟南芥根尖发生“翘根”的原因之一。PI染色表明,uv-b胁迫导致拟南芥主根根尖分生区以及发生翘根的弯曲部位均出现明显的细胞死亡;进一步通过DAPI和hochest33342荧光染色分析表明,uv-b胁迫显著引起了根尖分生区细胞的PCD发生。这表明uv-b胁迫下,根尖可以通过诱导PCD的发生调整根系发育,以适应逆境胁迫。形态学分析表明,“翘根”是由于根尖伸长区部位的细胞出现形变,导致根尖端翘离培养基表面。使用微管标记基因TuA6-GFP转基因株系,我们发现,uv-b胁迫后的细胞内微管发生了重排,从而导致细胞形态发生变化。采用ROS荧光探针和NO荧光探针染色,我们发现,uv-b胁迫显著诱导了拟南芥幼苗根尖ROS和NO的爆发。进一步的研究表明,uv-b胁迫诱导的根尖ROS和NO的累积之间不存在上下游关系,暗示二者是通过独立的途径产生。使用DR5-GUS转基因株系,我们分析了uv-b胁迫下拟南芥主根生长素响应的变化。我们发现,uv-b胁迫后,拟南芥主根根尖DR5-GUS染色逐渐降低,至6h后逐渐恢复正常。进一步我们分析了uv-b胁迫对根尖生长素转运蛋白的影响。通过对生长素转运蛋白的荧光报告基因转基因株系的分析,我们发现,uv-b胁迫下,根尖AUX1-YFP荧光显著降低,1h时降到最低,此后逐渐恢复正常;PIN2-GFP在2h时达到最低,此后逐渐恢复正常。这表明,uv-b胁迫可能通过影响生长素在根尖的运输能力,从而改变了根尖生长素的水平,进而影响了根尖淀粉粒的含量,从而导致向地性丧失和“翘根”的出现。采用生长素过量表达的yucca突变体的遗传学分析,我们进一步确认了根尖翘根与根尖生长素含量的变化有关。采用ROS清除剂或NO抑制剂处理,我们发现,ROS与NO显著影响了根尖DR5-GUS的响应,暗示这两个信号分子可能参与调控了uv-b胁迫下根尖生长素的含量、分布及响应。本论文研究初步阐明了NO/ROS信号,以及生长素参与调控uv-b胁迫的信号途径及分子机制。这些研究,有利于我们更加深入地阐明植物根系响应uv-b胁迫的信号调控途径,并为进一步探明uv-b调控植物根系发育的分子机理提供基础。

关键词：拟南芥 uv-b胁迫细胞凋亡 NO/ROS 生长素主根发育

uv-b胁迫下多胺对大麦嫩苗酚酸富集的调控作用

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UV-B胁迫下多胺对大麦嫩苗酚酸富集的调控作用

作者：冷超群南京农业大学

学位级别：硕士

酚酸对人体具有抗氧化、抑菌、抗感染等作用。谷物籽粒在uv-b胁迫条件下萌发,生理生化过程得以调控,物质代谢流向改变,酚酸得以富集。多胺是低分子量的脂肪族氮化合物,是一种信号分子,在植物生长发育中起调节作用。多胺降解途径是由二... 详细信息

酚酸对人体具有抗氧化、抑菌、抗感染等作用。谷物籽粒在uv-b胁迫条件下萌发,生理生化过程得以调控,物质代谢流向改变,酚酸得以富集。多胺是低分子量的脂肪族氮化合物,是一种信号分子,在植物生长发育中起调节作用。多胺降解途径是由二胺或多胺(PAs)经二胺氧化酶(DAO)或多胺氧化酶(PAO)催化形成氨基丁醛,后经氨基醛脱氢酶(AMADH)作用下形成γ-氨基丁酸(GAbA)。本研究从生理代谢、酶学以及基因表达水平上,探讨uv-b胁迫下多胺代谢对大麦嫩苗酚酸合成的调节作用,主要研究结果如下:1、研究了 uv-b胁迫下大麦嫩苗酚酸合成和主要生理生化代谢。uv-b处理下大麦嫩苗的生长及呼吸速率受到抑制,组织电解质渗透率和丙二醛(MDA)含量显著增加,造成氧化损伤。uv-b处理下大麦嫩苗中总酚含量随发芽时间延长而增加,发芽4 d时较对照组显著增加10.38%。uv-b处理显著提高了大麦嫩苗中的香草酸、对香豆酸、阿魏酸和芥子酸含量,例如从发芽4 d到6 d,游离态对香豆酸含量增加79.51%,结合态对香豆酸含量增加1.1倍,总对香豆酸总含量增加1.24倍。发芽时间及uv-b处理对关键酶活力及基因表达影响不同。苯丙氨酸解氨酶(PAL)、香豆酰-CoA连接酶(4CL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)、对香豆酸-3-羟化酶(C3H)、咖啡酸氧甲基转移酶(COMT)和阿魏酸-5-羟化酶(F5H)活力在uv-b处理下较对照显著增加。uv-b处理增强了大麦嫩苗抗氧化酶活力,提高了相应酶的基因表达量,增强了大麦嫩苗AbTS+·和DPPH·自由基清除能力。uv-b处理通过增强酶促和非酶促抗氧化系统,提高大麦嫩苗的抗氧化能力。uvR8的激活导致与E3泛素连接酶COP1相互作用,以及bZIP转录因子HY5的稳定化,该因子转导uv-b信号,导致uvR8、COP1、HY5表达量显著增加。2、研究了 uv-b胁迫下亚精胺(Spd)调控大麦嫩苗酚酸富集的作用。Spd处理下芽长显著增加,二环己胺(DCHA)处理下根长、芽长以及鲜重显著降低,此抑制作用可被外源Spd所逆转。Spd处理后电解质渗透率和丙二醛含量显著降低,缓解了细胞损伤。Spd处理能够显著提高对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸和对香豆酸等酚酸的含量,结合态对香豆酸的含量较对照组显著提高22.02%。显著提高酚酸合成关键酶活力;DCHA处理后相关酶活力显著降低,外源Spd可以延缓此作用。然而,其基因表达量与酶活力趋势不一致,表明uv-b胁迫和Spd处理对酚酸合成关键酶基因表达的调控存在时空差异。Spd处理增强了大麦嫩苗过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽转移酶(GST)活力,提高了相应的基因表达量和大麦嫩苗DPPH·自由基清除能力。DCHA处理下GR和GST活力降低,外源Spd可以延缓此作用。3、研究了 uv-b胁迫下多胺降解对大麦嫩苗酚酸富集的调节作用。外源GAbA处理能够缓解uv-b胁迫对大麦嫩苗造成的氧化损伤,电解质渗透率和MDA含量显著降低,DPPH·自由基清除能力显著提高。uv-b胁迫下GAbA处理显著提高总酚含量和酚酸总量,其中阿魏酸总含量比uv-b单独胁迫增加29.80%,氨基呱(AG)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)处理下阿魏酸、对香豆酸、芥子酸、对羟基苯甲酸和香草酸的含量均显著降低,GAbA可逆转EDC的抑制作用。外源GAbA显著提高uv-b胁迫下C3H和COMT活力,EDC处理抑制PAL和C4H的活力,AG处理下显著降低PAL和COMT活力,但显著增加4CL、C4H、C3H和F5H活力,EDC+GAbA处理后能够缓解EDC对PAL、C3H、COMT和F5H活力造成的抑制作用。uv-b处理及其联合AG、GAbA和EDC处理后,通过调节多胺降解途径,促使多胺降解产物累积,从而促进uv-b胁迫下大麦嫩苗中酚类物质和酚酸含量的增加,缓解了uv-b胁迫对大麦嫩苗造成的逆境伤害,提高了大麦嫩苗对uv-b辐射的抵抗能力。

关键词：大麦嫩苗 uv-b胁迫亚精胺多胺降解酚酸富集

一氧化氮对增强的uv-b胁迫下螺旋藻生物损伤的减缓作用

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微生物学报 2006年第4期46卷 561-564页

作者：薛林贵李师翁徐世健安黎哲王勋陵兰州大学生命科学学院干旱农业教育部重点实验室

为了探讨一氧化氮对增强的uv-b胁迫下螺旋藻生物学特性的影响,通过色素含量、蛋白质含量和生物量3个方面的变化证实了0.5mmol/L的一氧化氮(Nitric oxide,NO)供体硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)对增强uv-b胁迫下的螺旋藻(Spirulina pl... 详细信息

为了探讨一氧化氮对增强的uv-b胁迫下螺旋藻生物学特性的影响,通过色素含量、蛋白质含量和生物量3个方面的变化证实了0.5mmol/L的一氧化氮(Nitric oxide,NO)供体硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)对增强uv-b胁迫下的螺旋藻(Spirulina platensis)794细胞生物损伤有明显的减缓作用。实验结果显示,NO能够显著诱导增强的uv-b胁迫下螺旋藻细胞内蛋白质含量、脯氨酸含量的提高,促进正常生长条件下螺旋藻(Spirulina platensis)794细胞内抗氧化物质GSH含量的增多,但外源NO又可以降低增强uv-b胁迫下螺旋藻细胞中GSH含量的增加。说明NO对增强uv-b胁迫下的螺旋藻794细胞有保护作用,可以减轻uv-b胁迫对螺旋藻(***)细胞引起的生物损伤。首次研究报道了增强uv-b胁迫下NO信号分子对蓝细菌———螺旋藻细胞生物损伤调节能力的影响,为进一步探讨NO信号及其与其它信号分子之间相互作用、相互关联来调节细胞的生理生化过程,以减缓uv-b胁迫下的生物损伤机理奠定了基础。

关键词：螺旋藻 uv-b胁迫一氧化氮生物损伤减缓

烟蚜热激蛋白基因MpHsp70的克隆及在uv-b胁迫下的表达分析

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昆虫学报 2019年第1期62卷 133-140页

作者：杨昌利孟建玉苏丽张长禹贵州大学昆虫研究所贵州省山地农业病虫害重点实验室贵阳550025 贵州省烟草科学研究院贵阳550081

【目的】为探讨烟蚜Myzus persicae适应uv-b胁迫的分子机制。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白基因Hsp70的全长,利用生物信息学方法分析了其特征;采用实时荧光定量PCR检测了不同时长(0,15,30,60,90和120 min) uv-b胁迫... 详细信息

【目的】为探讨烟蚜Myzus persicae适应uv-b胁迫的分子机制。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白基因Hsp70的全长,利用生物信息学方法分析了其特征;采用实时荧光定量PCR检测了不同时长(0,15,30,60,90和120 min) uv-b胁迫下烟蚜成虫中该基因的相对表达量。【结果】克隆获得烟蚜Hsp70基因并命名为MpHsp70(Genbank登录号:MF509827),该基因全长为2 221 bp,开放阅读框(ORF) 1 965 bp,编码654个氨基酸,蛋白相对分子量为71. 41kD,等电点(p I)为5. 34,末端高度保守序列EEVD显示该蛋白属于胞质热激蛋白。系统进化关系分析表明,MpHsp70与多种昆虫的Hsp70的同源性较高,表现出Hsp70基因的高度保守性。实时荧光定量PCR分析表明,随着uv-b照射时间的延长,烟蚜成虫体内MpHsp70基因的表达量先上升后下降,当照射时间为30 min时表达量最大。【结论】烟蚜MpHsp70基因可以响应uv-b的胁迫,它可能在烟蚜适应uv-b胁迫过程中起到重要作用。

关键词：烟蚜 Hsp70基因 uv-b胁迫基因克隆表达分析

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螺旋藻对增强的uv-b胁迫的响应

水生生物学报 2007年第2期31卷 201-207页

作者：薛林贵徐世健李师翁张勇安黎哲兰州交通大学化学与生物工程学院河西学院张液734000

本文研究了实验室条件下增强的uv-b(280—320nm)胁迫对一种蓝藻—钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)794生物量、色素和蛋白、细胞内MDA含量及活性氧产生的影响。结果表明,在增强的uv-b胁迫下,螺旋藻的生物量减少,细胞内叶绿素a和类胡萝... 详细信息

本文研究了实验室条件下增强的uv-b(280—320nm)胁迫对一种蓝藻—钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)794生物量、色素和蛋白、细胞内MDA含量及活性氧产生的影响。结果表明,在增强的uv-b胁迫下,螺旋藻的生物量减少,细胞内叶绿素a和类胡萝卜素含量降低,从而使螺旋藻的生长发育受到一定程度的抑制,而细胞浆蛋白质含量增加,这可能是螺旋藻对逆境胁迫的一种适应性反应。增强uv-b胁迫下,螺旋藻细胞内MDA含量增加,与之相对应,活性氧的产生速率也增加,进一步证实了逆境胁迫下,植物细胞内叶绿素含量的下降、MDA的积累主要与uv-b胁迫下活性氧的产生及其对细胞的氧化损伤有关。

关键词： uv-b胁迫蓝藻生长发育 MDA 活性氧

苦荞肉桂酸羟化酶基因(FtC4H)的克隆及其uv-b胁迫下的组织表达

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农业生物技术学报 2013年第2期21卷 137-147页

作者：陈鸿翰袁梦求李双江赵海霞陈惠李成磊吴琦四川农业大学生命科学与理学院

肉桂酸羟化酶(C4H)是植物苯丙烷代谢通路中的第二个酶,该酶在植物细胞中的含量可以影响木质素和黄酮类物质的合成等多条代谢支路。为进一步揭示苦荞黄酮合成的分子机制,对苦荞C4H基因的全长序列进行克隆。本研究采用RT-PCR和RACE技术从... 详细信息

肉桂酸羟化酶(C4H)是植物苯丙烷代谢通路中的第二个酶,该酶在植物细胞中的含量可以影响木质素和黄酮类物质的合成等多条代谢支路。为进一步揭示苦荞黄酮合成的分子机制,对苦荞C4H基因的全长序列进行克隆。本研究采用RT-PCR和RACE技术从苦荞(Fagopyrum tararicum)花蕾中克隆得到一个肉桂酸羟化酶基因的全长cDNA(FtC4H)。结果表明,FtC4H基因的ORF全长为1515bp,编码504个氨基酸,具有C4H的所有活性位点。利用半定量RT-PCR分析了苦荞芽期uv-b胁迫前后子叶和胚轴中FtC4H的表达量变化,同时比较其总黄酮含量变化,统计学分析表明,uv-b胁迫显著提高了FtC4H的表达量与总黄酮含量(Puv-b胁迫条件下黄酮积累量与FtC4H的表达量呈显著正相关,相关系数分别达到0.945和0.768。结果为深入研究苦荞C4H通过环境应答提高其黄酮含量机制提供了基础资料,也为采用分子育种方法培育高黄酮苦荞新品种提供了候选靶基因。

关键词：苦荞 RACE 肉桂酸羟化酶 uv-b胁迫组织表达分析

外源褪黑素对uv-b胁迫下水稻幼苗生理特性及抗氧化系统的影响

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江苏农业科学 2024年第15期52卷 136-143页

作者：张雨萱刘晓婉高志萍陈国祥南京师范大学生命科学学院江苏南京210046

褪黑素作为一种广谱的抗氧化剂,已被证明在植物的多种逆境胁迫中发挥重要的保护作用。为探讨外源褪黑素(MT)对uv-b胁迫下水稻幼苗生理特性及抗氧化系统的影响,以日本晴为试验材料,待水稻幼苗生长至22 d时,于22:00时对其叶面喷施100μmol... 详细信息

褪黑素作为一种广谱的抗氧化剂,已被证明在植物的多种逆境胁迫中发挥重要的保护作用。为探讨外源褪黑素(MT)对uv-b胁迫下水稻幼苗生理特性及抗氧化系统的影响,以日本晴为试验材料,待水稻幼苗生长至22 d时,于22:00时对其叶面喷施100μmol/L MT,置于黑暗中进行暗处理,预处理2 d后,每天09:00—20:00进行uv-b+100μmol/L MT处理,探究uv-b胁迫(80 W)下外源喷施100μmol/L MT对水稻幼苗生长、叶绿素含量、活性氧水平以及MDA含量、抗氧化酶活性的影响。结果表明,uv-b+100μmol/L MT处理3 d后,水稻幼苗的株高、根长、鲜重和干重与uv-b处理相比分别提高25.8%、12.3%、21.6%和20.6%;叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量与uv-b处理相比分别提高52.6%、39.6%、44.4%;uv-b处理后水稻幼苗中的丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O_(2)^(-)·)、游离脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性均显著高于对照,可溶性糖、可溶性蛋白含量显著低于对照,用uv-b+100μmol/L MT处理后,水稻幼苗中的MDA、H_(2)O_(2)、O_(2)^(-)·含量以及游离脯氨酸含量均较uv-b处理显著降低,SOD、POD活性以及可溶性糖、可溶性蛋白含量均较uv-b处理显著提高。相关性分析结果表明,MDA含量与游离脯氨酸、H2O2含量之间呈显著正相关,叶绿素a(Chl a)、类胡萝卜素(Car)含量与可溶性糖、可溶性蛋白含量以及CAT活性之间互呈显著正相关。由此可见,外源喷施MT可以使水稻在紫外胁迫下保持良好的长势,降低膜脂过氧化损伤程度,提高抗氧化酶活性,有效缓解uv-b胁迫对水稻幼苗造成的氧化损伤。

关键词： uv-b胁迫水稻氧化损伤褪黑素

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