【摘要】：植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中受鹽堿、干旱等逆境脅迫時(shí),細(xì)胞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)。ROS的過(guò)量積累會(huì)造成細(xì)胞氧化損傷,導(dǎo)致細(xì)胞膜脂過(guò)氧化、蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞組分受到損傷,嚴(yán)重時(shí)可使細(xì)胞或植物體死亡。植物能否有效清除其在逆境脅迫下產(chǎn)生的ROS,對(duì)提高其抗逆性至關(guān)重要�？箟难徇^(guò)氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是一種重要的抗氧化酶,通過(guò)AsA-GSH循環(huán)參與植物體內(nèi)H_2O_2的清除,特別是對(duì)葉綠體中H_2O_2的清除。葉綠體抗壞血酸過(guò)氧化物酶(chl APX)是保護(hù)葉綠體及其它細(xì)胞組分免受H_2O_2毒害作用的關(guān)鍵酶,因此,研究chlAPX基因與植物抗逆性的關(guān)系具有十分重要的意義。本實(shí)驗(yàn)以毛白楊為研究對(duì)象,以野生型和轉(zhuǎn)正、反義chlAPX基因的毛白楊及其誘導(dǎo)的愈傷組織為實(shí)驗(yàn)材料,從組織和細(xì)胞水平上分析chlAPX基因在楊樹(shù)抗逆性方面的作用。主要研究結(jié)果如下:1、在正常條件下,與野生型楊樹(shù)相比,轉(zhuǎn)反義chlAPX基因植株的生根率低、生根數(shù)量少、生長(zhǎng)周期慢;而轉(zhuǎn)正義chlAPX基因植株的生根率高、生根數(shù)量多、生長(zhǎng)周期快。2、NaCl脅迫處理后,轉(zhuǎn)反義chlAPX基因植株最早顯現(xiàn)出受損癥狀。隨鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),不同轉(zhuǎn)基因植株和野生型植株葉片中抗氧化酶APX、GR、SOD活性先上升后下降;非酶抗氧化劑含量下降,尤以轉(zhuǎn)反義chlAPX基因植株下降更明顯。同時(shí),鹽脅迫下葉綠素含量逐漸降低;光合速率及Fv/Fm持續(xù)下降,但轉(zhuǎn)正義chlAPX基因植株光化學(xué)效率較高;而MDA、相對(duì)電導(dǎo)率、Na+含量和H_2O_2含量則逐漸增大。這表明,楊樹(shù)可通過(guò)體內(nèi)抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)緩解鹽脅迫的傷害,chlAPX基因的過(guò)表達(dá)能夠更有效地降低鹽脅迫下活性氧的積累,對(duì)光系統(tǒng)有保護(hù)作用,使植株抵御鹽脅迫能力更強(qiáng)。3、鹽脅迫下加入外源AsA,在一定程度上提高了植株的抗氧化酶活性,葉綠素降解速率、MDA含量下降,從而減輕了鹽脅迫帶來(lái)的傷害,膜脂過(guò)氧化程度降低,使楊樹(shù)耐鹽性提高。4、外源H_2O_2處理?xiàng)l件下,無(wú)論是野生型還是不同轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)的APX活性都是先升高后降低,但轉(zhuǎn)正義基因植株APX活性顯著高于野生型。轉(zhuǎn)正義chlAPX基因楊樹(shù)的質(zhì)膜損傷程度要小于野生型,而轉(zhuǎn)反義chlAPX基因楊樹(shù)的質(zhì)膜損傷程度大于野生型。5、100 mmol·L-1 NaCl脅迫處理,光照條件下培養(yǎng)的愈傷組織無(wú)論是野生型還是不同轉(zhuǎn)基因型的抗氧化酶活性均下降,MDA含量升高;黑暗條件下培養(yǎng)的愈傷組織也得出類(lèi)似結(jié)果。但同一處理時(shí)間下光照培養(yǎng)的愈傷組織中保護(hù)酶活性高于黑暗下培養(yǎng)的愈傷組織。其中,轉(zhuǎn)正義chlAPX愈傷的酶活高于野生型和轉(zhuǎn)反義基因愈傷的酶活,并且酶活下降幅度也較小。表明chlAPX可緩解鹽脅迫造成的細(xì)胞損傷。綜上所述,在一定脅迫條件下,轉(zhuǎn)正義chlAPX基因提高了毛白楊的抗逆(耐鹽、抗氧化)能力,而轉(zhuǎn)反義chlAPX基因降低了植物的抗逆能力。離體培養(yǎng)細(xì)胞的鹽敏感性高于完整植株。本研究可為深入探討chl APX基因參與調(diào)控楊樹(shù)耐逆性的分子機(jī)制提供理論依據(jù),并為轉(zhuǎn)基因抗逆性楊樹(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S792.11
【圖文】：

圖 1-1 線(xiàn)粒體內(nèi) ROS 的產(chǎn)生[18]Figure 1-1 Generation of ROS in mitochondria[18]1.1.3 過(guò)氧化物酶體內(nèi) ROS 的產(chǎn)生植物細(xì)胞過(guò)氧化物酶體內(nèi) H2O2的產(chǎn)生有兩條路徑：一是光呼吸過(guò)程中乙醇酸氧酶氧化乙醇酸產(chǎn)生；二是由過(guò)氧化物酶體中產(chǎn)生的 O2.—歧化形成[19,20]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化物酶體也有產(chǎn)生 O2.—的位點(diǎn)[21]。在過(guò)氧化物酶體基質(zhì)中，黃嘌呤和次黃嘌呤黃嘌呤氧化酶的催化下生成尿酸和 O2.—[22]。而在過(guò)氧化物酶體膜上有一條電子傳遞鏈由黃素蛋白、NADH、高鐵氰化物還原酶和 Cytb 組成，該傳遞鏈涉及 O2.—的產(chǎn)生。1.1.4 其他部位 ROS 的產(chǎn)生植物根中，NADPH 氧化酶的功能失調(diào)導(dǎo)致其產(chǎn)生 O2.—[23]。質(zhì)膜 NADPH 氧化能通過(guò)某些含氮化合物或泛醌的氧化還原循環(huán)使 O2.—產(chǎn)生。細(xì)胞壁過(guò)氧化物酶可依

剪取長(zhǎng)勢(shì)良好、大小一致的野生型和不同轉(zhuǎn)基因毛白楊約 1.5 cm 的莖段進(jìn)代培養(yǎng)，各轉(zhuǎn) 50 株。培養(yǎng) 8 d 開(kāi)始計(jì)算各生根株數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（如表 2-1）正義 chlAPX 基因楊樹(shù)中生根率最高。表 2-1 野生型楊樹(shù)和不同轉(zhuǎn)基因楊樹(shù)的生根率Table 2-1 Rooting rate of wild type and transgenic poplars株系 株數(shù)（株） 生根率V24-9 50 58%741 50 46%F-V15-12 50 32.5%如圖 2-1 所示，轉(zhuǎn)正義基因楊樹(shù)生根的數(shù)量比較多，根系略粗壯且濃密；樹(shù)生根數(shù)量較多，根系也比較密，但不如轉(zhuǎn)正義植株側(cè)根根系粗壯；轉(zhuǎn)反義生根數(shù)量少，根較為細(xì)弱。

【參考文獻(xiàn)】

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1 丁順華;陳珊;盧從明;;植物葉綠體谷胱甘肽還原酶的功能研究進(jìn)展[J];植物生理學(xué)報(bào);2016年11期

2 王星;劉肖飛;周宜君;張根發(fā);;植物SOD基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)制[J];中國(guó)油料作物學(xué)報(bào);2014年02期

3 孫衛(wèi)紅;莫明輝;孫蘭蘭;梁龍全;周越;伍娟;;過(guò)量表達(dá)StAPX的煙草在百草枯誘導(dǎo)的氧化脅迫下的表現(xiàn)[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2011年11期

4 郭帥;邵麗華;裴晶晶;榮琳;潘玉珍;郝鳳榮;;還原型抗壞血酸及總抗壞血酸穩(wěn)定性研究[J];衛(wèi)生研究;2008年06期

5 梁超;王超;楊秀風(fēng);張秀田;王瑋;;德抗961小麥耐鹽生理特性研究[J];西北植物學(xué)報(bào);2006年10期

6 孫衛(wèi)紅,王偉青,孟慶偉;植物抗壞血酸過(guò)氧化物酶的作用機(jī)制、酶學(xué)及分子特性[J];植物生理學(xué)通訊;2005年02期

7 趙麗英,鄧西平,山侖;活性氧清除系統(tǒng)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制[J];西北植物學(xué)報(bào);2005年02期

8 胡文琴,王恬,孟慶利;抗氧化活性肽的研究進(jìn)展[J];中國(guó)油脂;2004年05期

9 李明,王根軒;干旱脅迫對(duì)甘草幼苗保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過(guò)氧化作用的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2002年04期

10 陳世蘋(píng),高玉葆,梁宇,任安芝;水分脅迫下內(nèi)生真菌感染對(duì)黑麥草葉內(nèi)保護(hù)酶系統(tǒng)活力的影響[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2001年04期

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1 孫衛(wèi)紅;番茄類(lèi)囊體膜抗壞血酸過(guò)氧化物酶基因的克隆及功能分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

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1 申曉潔;轉(zhuǎn)反義APX基因楊樹(shù)的獲得及其抗逆性研究[D];山東師范大學(xué);2015年

2 唐琪;過(guò)量表達(dá)PtAPX基因?qū)煵莸钟�、低溫脅迫的影響[D];山東師范大學(xué);2014年

3 郎洪巖;轉(zhuǎn)chlAPX基因楊樹(shù)對(duì)逆境脅迫的響應(yīng)[D];山東師范大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2739435