發(fā)布時(shí)間：2017-10-24 11:30

  本文關(guān)鍵詞：鉛鋅脅迫下普陀山苔草（Carex putuoshan）植物絡(luò)合素合酶基因應(yīng)答初步研究

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【摘要】：植物在進(jìn)化過(guò)程中形成了一系列重金屬脅迫的響應(yīng)機(jī)制,植物絡(luò)合素(Phytochelations,PCs))即是其中之一,它在植物響應(yīng)重金屬脅迫過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。植物絡(luò)合素(PCs)不是由基因直接編碼合成,而是由植物絡(luò)合素合成酶(Phytochelatin synthase,PCS)催化完成。本課題選取鉛超富集植物普陀山苔草(Carex putuoshan)為對(duì)象,以非富集植物金葉苔草(Carex Evergold)為對(duì)照,通過(guò)鉛鋅脅迫處理,研究脅迫條件下普陀山苔草的應(yīng)答模式,特別是通過(guò)植物絡(luò)合素合酶基因在鉛鋅脅迫下不同時(shí)間的組織表達(dá)特點(diǎn),以及該基因的結(jié)構(gòu)、進(jìn)化關(guān)系及蛋白三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究,從而對(duì)普陀山苔草鉛超富集的分子機(jī)制進(jìn)行探討,為鉛鋅重金屬污染土修復(fù)的植物培育奠定基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：(1)實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析結(jié)果顯示,鉛鋅脅迫下普陀山苔草植物絡(luò)合素合酶基因(CpPCS)及金葉苔草植物絡(luò)合素合酶基因(CePCS)表達(dá)量均升高,CpPCS的表達(dá)模式是普陀山苔草超富集鉛機(jī)制的重要組成部分。鉛(600mg/L)、鋅(125mg/L)、鉛鋅復(fù)合(Pb 600mg/L；Zn 125mg/L)脅迫下,CpPCS及CePCS在葉中的表達(dá)量顯著增加,遠(yuǎn)大于在根中的增加量,這解釋了普陀山苔草地上部分鉛富集量高于地下部分;鉛(600mg/L)、鋅(125mg/L)、鉛鋅復(fù)合(Pb 600mg/L；Zn125mg/L)脅迫下,CpPCS及CePCS的表達(dá)量大部分隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)先升高后略微降低再升高的趨勢(shì)；研究表明：鉛鋅復(fù)合(Pb 600mg/L；Zn 125mg/L)脅迫36h后,普陀山苔草葉片CpPCS基因表達(dá)量達(dá)空白對(duì)照組的12倍,是同期處理?xiàng)l件下金葉苔草CePCS表達(dá)量的8倍,其CpPCS蛋白酶活也是CePCS的8倍。故CpPCS蛋白催化合成的PCs結(jié)合鉛離子的量遠(yuǎn)高于CePCS蛋白,這是普陀山苔草鉛超富集的酶活重要特征。(2)普陀山苔草植物絡(luò)合素合成酶基因克隆及編碼蛋白結(jié)構(gòu)研究表明：普陀山苔草CpPCS基因的開(kāi)放閱讀框由1461個(gè)堿基組成,編碼一個(gè)含有486個(gè)氨基酸殘基的蛋白,其等電點(diǎn)為6.12,分子量為53.86Kda,預(yù)測(cè)脂肪系數(shù)為87.65,不穩(wěn)定系數(shù)為47.56,為不穩(wěn)定蛋白,亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)CpPCS蛋白定位于細(xì)胞核。經(jīng)BLAST比對(duì)發(fā)現(xiàn),普陀山苔草絡(luò)合素合酶結(jié)構(gòu)域,與玉米、蘆葦、大蒜、粉藍(lán)煙草的PCS氨基酸序列相似性分別為64%、63%、63%、63%。CpPCS有19個(gè)半胱氨酸(Cys)殘基散布在蛋白的不同區(qū)域上,并組合成五個(gè)Cys-(Xaa)n-Cys(n=0-5)元件,這些元件是響應(yīng)鉛鋅脅迫的重要功能元件。預(yù)測(cè)CpPCS蛋白的親水性平均系數(shù)為-0.094,所以為親水性蛋白。CpPCS蛋白有兩個(gè)跨膜區(qū)域。從普陀山苔草CpPCS蛋白的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)看,與擬南芥AtPCS1蛋白、蜈蚣草PvPCS蛋白以及印度芥菜BjPCS1蛋白三維結(jié)構(gòu)比較,具類似空間結(jié)構(gòu)。進(jìn)化樹(shù)構(gòu)建表明：普陀山苔草CpPCS與狗牙根及蘆葦?shù)葐巫尤~植物親緣關(guān)系最近。
【關(guān)鍵詞】：普陀山苔草 鉛鋅脅迫 植物絡(luò)合素合酶及基因 應(yīng)答模式
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 前言10
• 1. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-22
• 1.1 傳統(tǒng)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)10-11
• 1.2 超富集植物修復(fù)重金屬污染土壤11-12
• 1.2.1 超富集植物11
• 1.2.2 超富集植物普陀山苔草11-12
• 1.2.3 植物對(duì)重金屬的脅迫響應(yīng)機(jī)制12
• 1.3 植物絡(luò)合素與植物絡(luò)合素合酶12-19
• 1.3.1 植物絡(luò)合素的功能12-14
• 1.3.2 植物絡(luò)合素的合成與調(diào)控14-17
• 1.3.3 植物絡(luò)合素合酶與植物絡(luò)合素合酶基因17-18
• 1.3.4 PCS基因的克隆表達(dá)及轉(zhuǎn)PCS基因植物研究18-19
• 1.4 實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)19
• 1.5 研究目的及意義19-22
• 2. 實(shí)驗(yàn)材料與方法22-34
• 2.1 植物材料22
• 2.2 苔草的栽培與處理22-23
• 2.3 主要試劑23
• 2.4 主要儀器23-24
• 2.5 培養(yǎng)基24
• 2.6 方法24-34
• 2.6.1 普陀山苔草、金葉苔草總RNA的提取與檢測(cè)24-25
• 2.6.2 3'和5'RACE-ready cDNA模板的制備25-26
• 2.6.3 RT-PCR模板的制備26
• 2.6.4 全長(zhǎng)克隆引物設(shè)計(jì)26-28
• 2.6.5 PCR反應(yīng)28
• 2.6.6 PCR產(chǎn)物回收純化、TA克隆及測(cè)序28-31
• 2.6.7 普陀山苔草CpPCS基因序列分析31
• 2.6.8 qRT-PCR引物設(shè)計(jì)31
• 2.6.9 qRT-PCR檢測(cè)基因表達(dá)31-34
• 3. 結(jié)果與分析34-50
• 3.1 普陀山苔草(Carex putuoshan)、金葉苔草(Carex evergold)總RNA的提取34
• 3.2 普陀山苔草植物絡(luò)合素合酶基因(CpPCS)的克隆34-35
• 3.3 普陀山苔草CpPCS基因序列分析35-42
• 3.3.1 CpPCS基因序列特征35-38
• 3.3.2 CpPCS蛋白親水性及跨膜區(qū)預(yù)測(cè)38-39
• 3.3.3 CpPCS編碼蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)39-40
• 3.3.4 系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)的構(gòu)建40-42
• 3.4 鉛鋅脅迫下普陀山苔草植物絡(luò)合素合酶基因應(yīng)答模式分析42-50
• 3.4.1 QRT-PCR體系建立42-44
• 3.4.2 普陀山苔草鉛鋅脅迫下CpPCS表達(dá)量44-45
• 3.4.3 金葉苔草鉛鋅脅迫下CePCS表達(dá)量45-46
• 3.4.4 鉛脅迫下CpPCS及CePCS表達(dá)量46-47
• 3.4.5 鋅脅迫下CpPCS及CePCS表達(dá)量47-48
• 3.4.6 鉛鋅復(fù)合脅迫下CpPCS及CePCS表達(dá)量48-50
• 4. 討論50-54
• 4.1 普陀山苔草植物絡(luò)合素合酶基因(CpPCS)克隆及序列功能分析50-51
• 4.2 鉛鋅脅迫下普陀山苔草植物絡(luò)合素合酶基因應(yīng)答模式分析51-54
• 5. 結(jié)論54-56
• 6. 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 黃金龍;鉛鋅脅迫下普陀山苔草（Carex putuoshanensis sp.）的富集特性及生理代謝研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

2 藍(lán)煥杰;普陀山苔草(Carex putuoshan sp.)鉛鋅耐性機(jī)制初步研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 譚家郎;鉛鋅脅迫下普陀山苔草（Carex putuoshan）根的差異蛋白質(zhì)表達(dá)特點(diǎn)研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

4 胡永霖;鉛鋅脅迫下普陀山苔草（Carex putuoshan）植物絡(luò)合素合酶基因應(yīng)答初步研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1088573