【摘要】：鹽堿土壤嚴重制約植物的生長、發(fā)育以及生物產量,也是影響生態(tài)環(huán)境和農業(yè)生產的主要因素,因此,研究探討鹽脅迫下植物的分子應答機制是生物學研究的重要課題,具有重要的意義。本課題組在研究氮素代謝與植物鹽脅迫間關系的前期實驗表明,在種子萌發(fā)期時,脲酶的缺失突變體(aturease)、過表達谷氨酰胺合成酶(AtGS1.1)基因都能夠提高植物對鹽脅迫的耐受性,且與野生型擬南芥(WT)相比體內NH4+含量明顯減少,相關結果暗示了氮素代謝(尤其是尿素代謝)與植物的耐鹽性密切相關。精氨酸酶(Arginase)作為尿素代謝途徑中水解精氨酸產生尿素的關鍵酶,本研究對擬南芥精氨酸酶(AtArgAH1和AtArgAH2)基因與植物耐鹽性之間的關系做了進一步的解析。具體研究結果如下:首先,本研究對AtArgAH1和AtrgAH2基因的表達特性做了系統解析。通過組織特異性表達分析發(fā)現,擬南芥在成熟期時,AtArgAH1在根中表達量最高,而AtArgAH2在果莢中表達量最高。同時通過非生物脅迫處理發(fā)現AtArgAH1與AtArgAH2表達具有一定的差異,在NaCl鹽處理下AtArgAH1和AtArgAH2在子葉和根部的表達趨勢一致,但AtArgAH2表達量高于AtArgAH1。在不同濃度NH4Cl脅迫下AtArgAH1及AtArgAH2在子葉中分別呈上調表達及下調表達。在不同濃度Urea脅迫下AtArgAH1在子葉中呈上調表達,根中呈下調表達;而AtArgAH2表達則相反。在不同濃度Arginine脅迫下,AtArgAH1/表達量高于AtArgAH2。為了解精氨酸酶基因的功能,對其突變體在不同處理條件下的表型進行了解析。通過在不同形態(tài)氮素處理下WT、argah1和argah2長勢和含量分析發(fā)現,Arginine作為唯一氮源時,argah1的生長勢與WT和argah2相比明顯受到抑制,且體內NH4+含量明顯低于WT和argah2;而在Urea作為唯一氮源時,argah2的生長勢與WT和argah1相比明顯受到抑制,且體內NH4+含量明顯低于WT和argah1。以上結果暗示:argah1不能利用外源Arginine作為唯一氮源,而argah2不能利用外源Urea作為唯一 N源。通過在鹽脅迫下添加精氨酸酶活抑制劑來阻斷精氨酸酶的活性,隨著添加抑制劑濃度的升高能明顯提高WT在鹽脅迫下種子的萌發(fā),并能顯著性降低WT體內NH4+的含量。同時在高鹽處理下,argah/和argah2的生長勢要優(yōu)于WT,子葉和根部的尿素、NH4+含量明顯低于WT。通過在鹽脅迫下探究精氨酸酶作用時間發(fā)現,在低溫處48h之前,隨著處理時間的延長,兩個精氨酸酶缺失突變在長勢和根長上明顯優(yōu)于WT;而在春化48h后進行正常光照培養(yǎng)發(fā)現,隨著光照培養(yǎng)時間的延長,WT、argah1和argah2在長勢和根長上無明顯差異。argah1和argah2對精氨酸代謝相關酶(精氨酸脫羧酶:ADC和一氧化氮合酶:NOS)基因表達影響的研究發(fā)現,正常條件下argah1和argah2體內ADC1、ADC2和NOS酶活性并不相同。在鹽脅迫下,argah1和argah2體內ADC1、ADC2和NOS表達量與正常條件相比顯著升高。這些結果暗示在鹽脅迫下ADC和NOS也參與其應答。以上結果表明,擬南芥兩個精氨酸酶基因(AtArgAH1和AtArgAH2)表達與鹽脅迫及不同形態(tài)氮素(Arginine和Urea)存在一定的應答關系,argah1和argah2突變體在不同處理條件下表型分析的結果也進一步暗示氮素代謝(尤其是尿素代謝)與植物的耐鹽性存在密切關聯,為進一步探究植物種子萌發(fā)期耐鹽分子機制奠定理論基礎。
【圖文】：

Ｘｌｅｊ＞ａｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｃｒ逡逑Ｓｔｏｒａｇｅ邋Ｐｒｏｔｅｉｎｓ逡逑圖１－２尿素生成和水解過程逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｕｒｅａ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ逡逑１．２．２精氨酸代謝逡逑精氨酸在植物中起著多種作用，，不僅作為蛋白質的結構單元，還是氮代謝中的關鍵逡逑代之一。在２１種組成蛋白質的氨基酸中，精氨酸具有最高的碳氮比，是一種半必需氨逡逑基酸。經研究發(fā)現，不同物種種子中的精氨酸占總氮含量的４０％—５０％［７３］，使得它是植逡逑物地下儲藏器官、樹木和其他植物根部有機氮的主要儲存和運輸形式。在精氨酸相關研逡逑－４邋－逡逑

－邐Ｊ逡逑圖１－１植物體內氮素代謝循環(huán)路徑［７Ｉ］逡逑［７１］逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ邋ｃｙｃｌｅ邋ｉｎ邋ｐｌａｎｔｓ逡逑１．２．１尿素代謝循環(huán)逡逑尿素循環(huán)又叫鳥氨酸循環(huán)［７２］，是氨的去路之一。體內尿素的形成是由兩分子ｎｈ３逡逑和一分子ｃｏ２結合成一分子尿素及一分子ｈ２ｏ。尿素的合成并不是一步形成，是精氨酸逡逑被精氨酸酶分解生成尿素和鳥氨酸，而鳥氨酸與Ｃ0２和氨作用合成瓜氨酸，瓜氨酸再與逡逑氨作用合成精氨酸，使整個過程形成一個循環(huán)。尿素的２個氨，一個來源于谷氨酸的氧逡逑化脫氨，一個來源于草酰乙酸結合其他氨基酸轉氨基作用形成的天冬氨酸。在哺乳動物逡逑中尿素的循環(huán)的意義在于以尿素的形態(tài)將氨毒消除，并消耗體內不需要的ｃｏ２，但在植逡逑物體內并沒有這種氮排泄機制。植物體內尿素在脲酶水解下生成氨和ｃｏ２，氨在谷氨酰逡逑胺合成酶作用下同谷氨酸生成谷氨酰胺
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：Q945.78

【參考文獻】

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2 彭程;;鹽脅迫對植物的影響及植物耐鹽研究進展[J];山東商業(yè)職業(yè)技術學院學報;2014年02期

3 王芳;肖洪浪;趙亮;;單鹽脅迫對紅砂種子萌發(fā)的影響[J];種子;2013年10期

4 陸玉建;高春明;鄭香峰;鈕松召;;鹽脅迫對擬南芥種子萌發(fā)的影響[J];湖北農業(yè)科學;2012年22期

5 劉炳響;王志剛;楊敏生;梁海永;;模擬鹽脅迫對白榆種子發(fā)芽、出苗及幼苗生長的影響[J];草業(yè)學報;2012年05期

6 李玲;;植物抗非生物逆境分子機理研究[J];湖南科技學院學報;2012年09期

7 武沖;張勇;唐樹梅;仲崇祿;;鹽脅迫對木麻黃種子萌發(fā)的影響[J];種子;2010年04期

8 鄭春芳;姜東;戴廷波;荊奇;曹衛(wèi)星;;外源一氧化氮供體硝普鈉浸種對鹽脅迫下小麥幼苗碳氮代謝及抗氧化系統的影響[J];生態(tài)學報;2010年05期

9 楊帆;丁菲;杜天真;;鹽脅迫下構樹幼苗各器官中K~+、Ca~(2+)、Na~+和Cl~-含量分布及吸收特征[J];應用生態(tài)學報;2009年04期

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4 高海伶;枸杞抗壞血酸過氧化物酶基因LmAPX的克隆及表達分析[D];天津大學;2015年

5 張曉旭;擬南芥精氨酸酶基因（AtARGAH1、AtARGAH2）功能解析以及對氮源和鹽脅迫的響應[D];東北林業(yè)大學;2014年

6 陳培玉;鹽堿脅迫對紫穗槐種子萌發(fā)及幼苗的影響[D];河南農業(yè)大學;2013年

本文編號：2698726