本文關(guān)鍵詞：冷激誘導(dǎo)的小桐子幼苗的耐冷性及其生理機制

  更多相關(guān)文章： 小桐子 冷激和恢復(fù) 冷脅迫 抗氧化系統(tǒng) 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) 脂質(zhì)組

【摘要】：小桐子(Jatropha curcas L.)屬于大戟科(Euphorbiaceae)麻瘋樹屬Jatropha L.)的能源植物,起源于熱帶和亞熱帶地區(qū),對低溫脅迫比較敏感,是一種冷敏植物。所以低溫不僅是影響小桐子代謝、生長、發(fā)育、產(chǎn)量和地理分布,甚至存活的主要環(huán)境因子,也是限制小桐子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。此外,由于小桐子種子具有較高的含油量,被認為是具有生產(chǎn)生物柴油潛能的重要可持續(xù)能源植物。因此,尋找提高小桐子耐冷性的方法,以及弄清耐冷性提高的生理機制,具有重要的理論和實際意義。但是,短期冷激是否可提高小桐子幼苗的耐冷性,以及這種耐冷性提高的生理機制,目前仍然沒有完全清楚。本論文基于目前的研究進展,以小桐子為實驗材料,主要做了下列研究并取得相應(yīng)的結(jié)果：(1)研究了不同種子消毒劑和引發(fā)劑對小桐子種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明,CuSO4消毒不僅效果好,而且可提高種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和脂肪酶活性。相反,其它消毒劑則不同程度地削弱了種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、脂肪酶活性和幼苗的生長。這些結(jié)果說明,CuSO4是一種較好的小桐子種子表面消毒劑。此外,用H2O2和H2S浸種都顯著提高小桐子種子的發(fā)芽率,并且H2S可能在H2O2信號的下游促進小桐子種子的萌發(fā)。(2)研究了不同冷激和恢復(fù)時間對小桐子幼苗耐冷性的影響。苗齡為12d的幼苗,經(jīng)短期冷激(5℃,4 h)和恢復(fù)(26℃,4 h)后,可顯著提高小桐子幼苗在冷脅迫(1℃,5 d)下的存活率,而沒有恢復(fù)的4h冷激,不能誘發(fā)小桐子幼苗耐冷性的提高。暗示冷激可提高小桐子幼苗的耐冷性,并且冷激后的恢復(fù)在耐冷性提高過程中起著關(guān)鍵的作用。(3)研究了短期冷激和恢復(fù)以及冷脅迫對小桐子幼苗抗氧化系統(tǒng)活力的影響。結(jié)果表明,短期冷激和恢復(fù),顯著地提高小桐子幼苗葉片中的抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽還原酶(GR)的活性和對應(yīng)基因的表達水平,以及抗氧化劑抗壞血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量；緩解SOD、APX、CAT、GR和愈創(chuàng)木酚過氧化物酶(GPX)的活性,AsA和GSH的含量,以及還原型抗氧化劑與總抗氧化劑比率[AsA/AsA+脫氫抗壞血酸(DHA), GSH/GSH+氧化型谷胱甘肽(GSSG)]在低溫脅迫過程中的下降。說明由抗氧化酶和抗氧化劑組成的抗氧化系統(tǒng)在冷激誘導(dǎo)的小桐子幼苗耐冷性形成中發(fā)揮重要作用。(4)研究了短期冷激和恢復(fù)以及冷脅迫對小桐子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響。短期冷激和恢復(fù),顯著地增加小桐子幼苗葉片中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸(Pro)、甜菜堿(BT)、總可溶性糖(TSS)和海藻糖(TRE)的含量和對應(yīng)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成酶,如吡咯啉5-羧酸合成酶(P5CS)、鳥氨酸-δ-氨基轉(zhuǎn)移酶(OAT)、甜菜堿醛脫氫酶(BADH)和海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)的活性以及相應(yīng)基因的表達；減少Pro、BT、TSS、TRE在低溫脅迫過程中的下降。暗示滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在冷激誘導(dǎo)的小桐子幼苗耐冷性形成中扮演著重要的角色。(5)運用液相色譜-電噴霧電離質(zhì)譜技術(shù)(LC-ESI-MS),檢測和分析了短期冷激和恢復(fù)及長期冷鍛煉(12℃,1和2 d)對小桐子幼苗脂質(zhì)組的影響。結(jié)果表明,短期冷激和恢復(fù)及長期冷鍛煉,誘發(fā)9類71種膜脂的適應(yīng)性變化,主要包括6類[磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰肌醇(PI)、溶血磷脂酰膽堿(lysoPC)和溶血磷脂酰甘油(lysoPG)]45種磷脂,2類[雙半乳糖苷二酰甘油(DGDG)和單半乳糖苷二酰甘油(MGDG)]20種糖脂和1類[硫化異鼠李糖苷二酰甘油(SQDG)]6種硫脂；增加總磷脂、PE、PI、磷脂酰肌醇-4-磷酸(PIP)、lysoPC、lysoPG、DGDG和SQDG的相對含量；提高6種PE(36：2-、36：3-、38：3-、38：4-、38：5-和38：6-)、3種PC(34：1-、36：1-和36：4-)、2種PG(34：2-和34：4-)、3種SQDG(32:0、34:2-和34：3-)、34：1-PI、34:5-DGDG和34:2-MGDG的相對水平,膜脂不飽和度,以及減少脂肪酸的鏈長度。此外,短期冷激和恢復(fù),上調(diào)小桐子脂肪酸脫飽和酶基因2 (JcFAD2)、脂肪酸脫飽和酶基因3 (JcFAD3)、脂肪酸脫飽和酶基因5 (JcFAD5)、脂肪酸脫飽和酶基因7(JcFAD7)、脂肪酸脫飽和酶基因6 (JcFAD6)和硬脂酰-酰基載體蛋白脫飽和酶基因3 (JcSAD3)的表達。這些結(jié)果說明,短期冷激和恢復(fù)及長期冷鍛煉可能通過引發(fā)膜脂(特別是磷脂)的增加、不飽和度的提高和鏈長的減少,來保持和重建生物膜的完整性和流動性,這可能是短期冷激和恢復(fù)及長期冷鍛煉誘導(dǎo)小桐子幼苗耐冷性形成的共同生理基礎(chǔ)之一。
【關(guān)鍵詞】：小桐子 冷激和恢復(fù) 冷脅迫 抗氧化系統(tǒng) 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) 脂質(zhì)組
【學(xué)位授予單位】：云南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S794.9
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-9
• 縮寫表9-16
• 第1章 研究背景16-47
• 1.1 冷敏植物的冷害16-24
• 1.1.1 膜相變17-19
• 1.1.2 氧化脅迫19-22
• 1.1.3 滲透脅迫22-23
• 1.1.4 蛋白質(zhì)變性23
• 1.1.5 Ca~(2+)毒害23-24
• 1.1.6 其它傷害24
• 1.2 冷敏植物的耐冷性24-35
• 1.2.1 低溫的感受和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)24-28
• 1.2.2 基因表達與耐冷性的獲得28-35
• 1.3 小桐子與耐逆性35-38
• 1.4 脂質(zhì)組與耐逆性38-42
• 1.5 研究問題的提出42
• 1.6 研究內(nèi)容42-43
• 1.7 研究目標43-44
• 1.8 研究意義和創(chuàng)新44-45
• 1.9 研究技術(shù)路線45-47
• 第2章 小桐子種子消毒方法和萌發(fā)條件的優(yōu)化47-65
• 2.1 引言47-48
• 2.2 材料與方法48-52
• 2.2.1 材料48-49
• 2.2.2 種子消毒與萌發(fā)49-50
• 2.2.3 污染率、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和脂肪酶活性的測定50
• 2.2.4 種子的引發(fā)與萌發(fā)50
• 2.2.5 H_2O_2含量的測定50-51
• 2.2.6 L-半胱氨酸脫巰基酶(L-DES)活性的測定51
• 2.2.7 H_2S含量的測定51
• 2.2.8 主要儀器與試劑51-52
• 2.2.9 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析52
• 2.3 實驗結(jié)果52-61
• 2.3.1 不同消毒劑的消毒效果52-53
• 2.3.2 不同消毒劑的對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響53-55
• 2.3.3 不同消毒劑對脂酶活性的影響55-56
• 2.3.4 H_2O_2浸種對小桐子種子內(nèi)源H_2O_2含量和種子萌發(fā)的影響56-57
• 2.3.5 H_2O_2和氨氧基乙酸(AOA)浸種對小桐子種子LDES活性和內(nèi)源H_2S含量的影響57-59
• 2.3.6 AOA和NaHS浸種對小桐子種子萌發(fā)的影響59-61
• 2.4 討論61-65
• 2.4.1 不同消毒劑對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響61-62
• 2.4.2 不同種子引發(fā)劑對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響62-65
• 第3章 抗氧化系統(tǒng)在冷激誘導(dǎo)的小桐子幼苗耐冷性形成中的作用65-92
• 3.1 引言65-66
• 3.2 材料與方法66-75
• 3.2.1 植物材料的培養(yǎng)與處理66-67
• 3.2.2 存活率的測定67-68
• 3.2.3 抗氧化酶活性的測定68-69
• 3.2.4 水溶性抗氧化劑含量的測定69-70
• 3.2.5 H_2O_2和丙二醛(MDA)含量及電解質(zhì)滲漏率的測定70-71
• 3.2.6 RNA提取、分離及純度鑒定71-72
• 3.2.7 cDNA第一條鏈的合成72
• 3.2.8 引物設(shè)計72-73
• 3.2.9 PCR擴增73-74
• 3.2.10 主要儀器與試劑74
• 3.2.11 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析74-75
• 3.3 實驗結(jié)果75-87
• 3.3.1 冷激對小桐子幼苗耐冷性的影響75-76
• 3.3.2 冷激和冷脅迫對小桐子幼苗抗氧化酶活性和抗氧化劑含量的影響76-83
• 3.3.3 RNA純度與含量83
• 3.3.4 冷激和恢復(fù)對小桐子幼苗抗氧化酶基因表達的影響83-85
• 3.3.5 冷激和冷脅迫對小桐子幼苗H_2O_2和MDA含量及電解質(zhì)滲漏的影響85-87
• 3.4 討論87-92
• 第4章 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在冷激誘導(dǎo)的小桐子幼苗耐冷性形成中的作用92-113
• 4.1 引言92-93
• 4.2 材料與方法93-99
• 4.2.1 植物材料的培養(yǎng)與處理93
• 4.2.2 脯氨酸和甜菜堿含量的測定93-94
• 4.2.3 脯氨酸和甜菜堿代謝酶活性的測定94-95
• 4.2.4 總可溶性糖和海藻糖含量的測定95-96
• 4.2.5 海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)和海藻糖酶活性的測定96
• 4.2.6 RNA提取、分離及純度鑒定96
• 4.2.7 cDNA第一條鏈的合成96
• 4.2.8 引物設(shè)計96-97
• 4.2.9 PCR擴增97-98
• 4.2.10 主要儀器與試劑98-99
• 4.2.11 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析99
• 4.3 實驗結(jié)果99-108
• 4.3.1 冷激和冷脅迫對小桐子幼苗脯氨酸含量及其代謝酶活性的影響99-102
• 4.3.2 冷激和冷脅迫對小桐子幼苗甜菜堿含量及其代謝酶活性的影響102-103
• 4.3.3 冷激和冷脅迫對小桐子幼苗可溶性糖含量及其代謝酶活性的影響103-106
• 4.3.4 冷激和恢復(fù)過程對小桐子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝酶基因表達的影響106-108
• 4.4 討論108-113
• 第5章 短期冷激和恢復(fù)及長期冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中脂質(zhì)組的影響113-161
• 5.1 引言113-116
• 5.2 材料與方法116-121
• 5.2.1 植物材料的培養(yǎng)與處理116-117
• 5.2.2 脂質(zhì)的提取117
• 5.2.3 脂質(zhì)組分析117-118
• 5.2.4 RNA提取、分離及純度鑒定118
• 5.2.5 cDNA第一條鏈的合成118
• 5.2.6 引物設(shè)計118-119
• 5.2.7 PCR擴增119-120
• 5.2.8 主要儀器與試劑120
• 5.2.9 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析120-121
• 5.3 實驗結(jié)果121-152
• 5.3.1 冷激和恢復(fù)及冷鍛煉樣品的基峰色譜圖和總離子流色譜圖121-128
• 5.3.2 主成分分析(PCA)128-129
• 5.3.3 偏最小二乘方判別分析(PLS DA)129-132
• 5.3.4 差異脂質(zhì)組篩選及鑒定132-135
• 5.3.5 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中總磷脂、糖脂和硫脂含量的影響135-136
• 5.3.6 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種磷脂、糖脂和硫脂含量的影響136-137
• 5.3.7 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種磷脂酰膽堿(PC)含量的影響137-139
• 5.3.8 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種磷脂酰乙醇胺(PE)含量的影響139-140
• 5.3.9 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種磷脂酰甘油(PG)含量的影響140-141
• 5.3.10 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種磷脂酰肌醇(PI)含量的影響141-143
• 5.3.11 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種二半乳糖甘油二酯(DGDG)含量的影響143-144
• 5.3.12 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種單半乳糖甘油二酯(MGDG)含量的影響144-146
• 5.3.13 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種硫脂(SQDG)含量的影響146-147
• 5.3.14 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中各種溶血磷脂含量的影響147-148
• 5.3.15 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中脂質(zhì)飽和度的影響148-150
• 5.3.16 冷激和冷鍛煉對小桐子幼苗葉片中脂肪酸鏈長的影響150-151
• 5.3.17 冷激和恢復(fù)過程對小桐子幼苗中膜脂脫飽和酶基因表達的影響151-152
• 5.4 討論152-161
• 第6章 結(jié)論與展望161-164
• 6.1 結(jié)論161-162
• 6.2 展望162-164
• 參考文獻164-182
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和研究成果182-184
• 致謝184-185

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 侯智慧;劉菁;侯麗霞;李希東;劉新;;H_2S可能作為H_2O_2的下游信號介導(dǎo)茉莉酸誘導(dǎo)的蠶豆氣孔關(guān)閉[J];植物學(xué)報;2011年04期

2 凌立貞;李唯奇;徐正君;;ESI-MS/MS方法檢測擬南芥膜脂分子對機械傷害的響應(yīng)[J];云南植物研究;2007年06期

，

本文編號：665409