【摘要】：鹽堿土壤嚴(yán)重制約植物的生長(zhǎng)、發(fā)育以及生物產(chǎn)量,也是影響生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素,因此,研究探討鹽脅迫下植物的分子應(yīng)答機(jī)制是生物學(xué)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(guān)系的前期實(shí)驗(yàn)表明,在種子萌發(fā)期時(shí),脲酶的缺失突變體(aturease)、過(guò)表達(dá)谷氨酰胺合成酶(AtGS1.1)基因都能夠提高植物對(duì)鹽脅迫的耐受性,且與野生型擬南芥(WT)相比體內(nèi)NH4+含量明顯減少,相關(guān)結(jié)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(guān)。精氨酸酶(Arginase)作為尿素代謝途徑中水解精氨酸產(chǎn)生尿素的關(guān)鍵酶,本研究對(duì)擬南芥精氨酸酶(AtArgAH1和AtArgAH2)基因與植物耐鹽性之間的關(guān)系做了進(jìn)一步的解析。具體研究結(jié)果如下:首先,本研究對(duì)AtArgAH1和AtrgAH2基因的表達(dá)特性做了系統(tǒng)解析。通過(guò)組織特異性表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),擬南芥在成熟期時(shí),AtArgAH1在根中表達(dá)量最高,而AtArgAH2在果莢中表達(dá)量最高。同時(shí)通過(guò)非生物脅迫處理發(fā)現(xiàn)AtArgAH1與AtArgAH2表達(dá)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(dá)趨勢(shì)一致,但AtArgAH2表達(dá)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(diào)表達(dá)及下調(diào)表達(dá)。在不同濃度Urea脅迫下AtArgAH1在子葉中呈上調(diào)表達(dá),根中呈下調(diào)表達(dá);而AtArgAH2表達(dá)則相反。在不同濃度Arginine脅迫下,AtArgAH1/表達(dá)量高于AtArgAH2。為了解精氨酸酶基因的功能,對(duì)其突變體在不同處理?xiàng)l件下的表型進(jìn)行了解析。通過(guò)在不同形態(tài)氮素處理下WT、argah1和argah2長(zhǎng)勢(shì)和含量分析發(fā)現(xiàn),Arginine作為唯一氮源時(shí),argah1的生長(zhǎng)勢(shì)與WT和argah2相比明顯受到抑制,且體內(nèi)NH4+含量明顯低于WT和argah2;而在Urea作為唯一氮源時(shí),argah2的生長(zhǎng)勢(shì)與WT和argah1相比明顯受到抑制,且體內(nèi)NH4+含量明顯低于WT和argah1。以上結(jié)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(guò)在鹽脅迫下添加精氨酸酶活抑制劑來(lái)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(nèi)NH4+的含量。同時(shí)在高鹽處理下,argah/和argah2的生長(zhǎng)勢(shì)要優(yōu)于WT,子葉和根部的尿素、NH4+含量明顯低于WT。通過(guò)在鹽脅迫下探究精氨酸酶作用時(shí)間發(fā)現(xiàn),在低溫處48h之前,隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),兩個(gè)精氨酸酶缺失突變?cè)陂L(zhǎng)勢(shì)和根長(zhǎng)上明顯優(yōu)于WT;而在春化48h后進(jìn)行正常光照培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),隨著光照培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng),WT、argah1和argah2在長(zhǎng)勢(shì)和根長(zhǎng)上無(wú)明顯差異。argah1和argah2對(duì)精氨酸代謝相關(guān)酶(精氨酸脫羧酶:ADC和一氧化氮合酶:NOS)基因表達(dá)影響的研究發(fā)現(xiàn),正常條件下argah1和argah2體內(nèi)ADC1、ADC2和NOS酶活性并不相同。在鹽脅迫下,argah1和argah2體內(nèi)ADC1、ADC2和NOS表達(dá)量與正常條件相比顯著升高。這些結(jié)果暗示在鹽脅迫下ADC和NOS也參與其應(yīng)答。以上結(jié)果表明,擬南芥兩個(gè)精氨酸酶基因(AtArgAH1和AtArgAH2)表達(dá)與鹽脅迫及不同形態(tài)氮素(Arginine和Urea)存在一定的應(yīng)答關(guān)系,argah1和argah2突變體在不同處理?xiàng)l件下表型分析的結(jié)果也進(jìn)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(guān)聯(lián),為進(jìn)一步探究植物種子萌發(fā)期耐鹽分子機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

Ｘｌｅｊ＞ａｇａｍｅｔｏｐｈｙｔｃｒ逡逑Ｓｔｏｒａｇｅ邋Ｐｒｏｔｅｉｎｓ逡逑圖１－２尿素生成和水解過(guò)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(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，還是氮代謝中的關(guān)鍵逡逑代之一。在２１種組成蛋白質(zhì)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(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，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(chǔ)藏器官、樹(shù)木和其他植物根部有機(jī)氮的主要儲(chǔ)存和運(yùn)輸形式。在精氨酸相關(guān)研逡逑－４邋－逡逑

－邐Ｊ逡逑圖１－１植物體內(nèi)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(niǎo)氨酸循環(huán)［７２］，是氨的去路之一。體內(nèi)尿素的形成是由兩分子ｎｈ３逡逑和一分子ｃｏ２結(jié)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(niǎo)氨酸，而鳥(niǎo)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(gè)過(guò)程形成一個(gè)循環(huán)。尿素的２個(gè)氨，一個(gè)來(lái)源于谷氨酸的氧逡逑化脫氨，一個(gè)來(lái)源于草酰乙酸結(jié)合其他氨基酸轉(zhuǎn)氨基作用形成的天冬氨酸。在哺乳動(dòng)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(nèi)不需要的ｃｏ２，但在植逡逑物體內(nèi)并沒(méi)有這種氮排泄機(jī)制。植物體內(nèi)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(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q945.78

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李發(fā)明;張瑩花;王飛;朱淑娟;劉克彪;劉淑娟;王理德;;沙生針茅種子萌發(fā)特性及其影響因素[J];草原與草坪;2015年03期

2 彭程;;鹽脅迫對(duì)植物的影響及植物耐鹽研究進(jìn)展[J];山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2014年02期

3 王芳;肖洪浪;趙亮;;單鹽脅迫對(duì)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(duì)擬南芥種子萌發(fā)的影響[J];湖北農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年22期

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

6 李玲;;植物抗非生物逆境分子機(jī)理研究[J];湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào);2012年09期

7 武沖;張勇;唐樹(shù)梅;仲崇祿;;鹽脅迫對(duì)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(duì)鹽脅迫下小麥幼苗碳氮代謝及抗氧化系統(tǒng)的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2010年05期

9 楊帆;丁菲;杜天真;;鹽脅迫下構(gòu)樹(shù)幼苗各器官中K~+、Ca~(2+)、Na~+和Cl~-含量分布及吸收特征[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2009年04期

10 時(shí)麗冉;;鹽脅迫下蠶豆幼苗抗氧化酶動(dòng)態(tài)變化研究[J];農(nóng)業(yè)科技通訊;2009年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 任鵬輝;葉面噴施硝酸鑭（La(NO_3)_3）對(duì)NaCl脅迫下紫花苜蓿（Medicago sativa）生理活性的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

2 連芬;CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β（C/EBPβ）對(duì)人肝細(xì)胞精氨酸酶1表達(dá)的調(diào)控作用[D];福建醫(yī)科大學(xué);2016年

3 葉爾根·夏依木拉提;鹽脅迫對(duì)雪菊種子萌發(fā)及幼苗生理和生長(zhǎng)特性的影響[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

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

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

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

本文編號(hào)：2698726