【摘要】：野生茄子“托魯巴姆”(Solanum torvum cv. Torubamubiga)作為栽培茄子(Solanum melongena L.)嫁接的砧木在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上被廣泛應用。該砧木對黃萎病、枯萎病、青枯病和根結(jié)絲線蟲等4種土傳性病蟲害達到高抗或免疫程度。托魯巴姆是重金屬Cd(鎘)低累積植物,其植株可有效的攔截Cd向莖葉的運輸,嫁接茄子也因此可以降低果實中Cd的含量,降低人畜取食后重金屬的傷害。目前,科學研究對超富集植物和對Cd的超富集機制研究比較深入,而對低累積植物和低累積重金屬的機制研究很少。研究植物低累積重金屬的過程可有助于人們減少或者避免重金屬的攝入,對蔬菜低累積重金屬特性的育種奠定基礎。本論文研究以兩種茄屬植物：Cd低累積植物托魯巴姆和Cd超富集植物龍葵作為試驗材料,主要從基因組學,生理學和蛋白組學三個方面探討低累積植物托魯巴姆對Cd低累積的生理和分子機制。1.通過DGE系統(tǒng)分析得到托魯巴姆和龍葵在Cd毒害下差異表達基因,并使用RT-PCR和RT-qPCR進行驗證,研究發(fā)現(xiàn)這些差異表達基因涉及植物的重金屬運輸和解毒作用,抗氧化脅迫和植物新陳代謝等方面。ns-Hbl, peroxiredoxin-2E,等抗氧化相關基因在龍葵根部高于托魯巴姆,也從基因?qū)用娼忉屃她埧目寡趸{迫能力高于托魯巴姆。托魯巴姆和龍葵不同的Cd累積不僅因為根部Cd的吸收能力,還因為根木質(zhì)部的特異性的裝載Cd的能力。并且,托魯巴姆植株IRT1, ZIP11和COPT5這三個金屬轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達上調(diào)促進Cd進入液泡或內(nèi)膜系統(tǒng),從而促進根部Cd的隔離并且降低Cd從根部向地上部分的運輸。2.通過采用生理學手段檢測托魯巴姆和龍葵之間活性氧、抗氧化物及抗氧化物酶等的指標,對比兩種茄屬植物Cd耐受性的生理基礎。ROS試驗證明了托魯巴姆的Cd耐受性低于龍葵,在同等Cd毒害條件下,托魯巴姆葉片和根系的H2O2和O2·-的爆發(fā)水平都高于龍葵。對比托魯巴姆和龍葵的酶活力發(fā)現(xiàn),龍葵的幾種抗氧化物酶活性在Cd毒害下普遍上升,且上升幅度高于托魯巴姆。Cd處理下托魯巴姆葉片和根部的SOD, CAT, APX和POD等酶都有顯著升高,而其葉片中GR酶活性下降。3.本研究采用等電點聚焦和SDS-PAGE雙向電泳的試驗方法,分別分離50μM Cd處理前后托魯巴姆根系和龍葵根系、葉片蛋白樣品,對表達變化差異超過2倍的蛋白樣品進行MALDI-TOF-TOF質(zhì)譜分析。質(zhì)譜分析托魯巴姆根部、龍葵根部和龍葵葉片表達變化差異蛋白涉及植物激素的合成,植物防御響應,能量代謝,和細胞結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)幾個植物防御響應蛋白在Cd毒害下表達趨勢一致,SAM合成酶表達量都提高,說明兩種植物同通過乙烯途徑增強自身抗性。本研究發(fā)現(xiàn)Cd毒害導致托魯巴姆和龍葵根部能量代謝蛋白普遍表達上升。數(shù)據(jù)顯示,Cd毒害導致托魯巴姆根系ADH表達量上升,龍葵根部兩個能量代謝蛋白硫酸腺苷酰轉(zhuǎn)移酶和2-磷酸甘油酸脫水酶豐度都有所上升。說明這些植物在遇到Cd毒害時加強自身代謝以抵御脅迫維持自身生存。
【圖文】：

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【學位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X503.23;Q945.78

【參考文獻】

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2 N Dinakar;P C Nagajyothi;S Suresh;Y Udaykiran;T Damodharam;;Phytotoxicity of cadmium on protein, proline and antioxidant enzyme activities in growing Arachis hypogaea L. seedlings[J];Journal of Environmental Sciences;2008年02期

3 周寶利;尹玉玲;李云鵬;徐妍;陳紹莉;葉雪凌;;嫁接茄根系分泌物與抗黃萎病的關系及其組分分析[J];生態(tài)學報;2010年11期

4 張麗;邵峰;;病原菌效應蛋白翻譯后修飾宿主免疫防御通路[J];生物化學與生物物理進展;2014年10期

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1 李敏;褐環(huán)乳牛肝菌（Suillus luteus （L.：Fr.） Gray）發(fā)酵生物學的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學;2007年

本文編號：2571720