本文選題：鎘　切入點(diǎn)：過氧化氫　出處：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鎘(Cadmium,Cd)是一種危險(xiǎn)的重金屬,即使是低水平慢性接觸都能導(dǎo)致高血壓,腦梗塞,肺氣腫,腎功能不全,癌癥等多種危及生命的疾病。一般不吸煙人群攝入鎘主要來自于谷物制品。水稻是鎘暴露的主要谷物來源,中國有超過10%的稻米鎘含量超標(biāo)。目前許多研究已經(jīng)證實(shí)鎘脅迫使果膠含量及結(jié)構(gòu)改變,但是作用機(jī)制仍不清楚。鎘誘導(dǎo)還導(dǎo)致氧化脅迫產(chǎn)生毒害。我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),果膠含量與過氧化氫(H2O2)含量相關(guān),因此推測H2O2可能與果膠合成及重構(gòu)有關(guān)。研究采用水培方法,以日本晴(Oryza sativa L.,cv.Nipponbare)為材料,探究在不同鎘濃度下水稻(Oryza Sativa)根系的生長及水稻根系細(xì)胞內(nèi)源H2O2含量,果膠含量,果膠甲酯化酶,果膠甲酯化程度的變化,并使用H2O2清除劑4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(4-hydroxy-Tempo)和外源性H2O2來探索內(nèi)源性H2O2的作用。此外,為了探究鎘和H2O2對果膠合成的影響,對果膠甲酯酶(PME,pectin methylesterase)活性及果膠甲酯化程度(PMD,pectin methylesterification degree)也進(jìn)行了研究。結(jié)果如下:1、鎘脅迫明顯抑制了水稻根的生長伸長,并且鎘對水稻根伸長的抑制作用于鎘濃度成正比,微量鎘對水稻根伸長影響輕微,高濃度鎘嚴(yán)重抑制水稻根伸長及蛋白質(zhì)積累。2、在鎘誘導(dǎo)下,水稻根內(nèi)H2O2含量在短時(shí)間內(nèi)急劇增加,隨后果膠含量顯著增加,PME活性顯著增加、PMD降低。并且隨著鎘濃度的增加,果膠含量、PME活性增加、PMD降低。3、單獨(dú)的添加外源H2O2,同樣增加果膠含量和PME活性,降低PMD,結(jié)果與鎘脅迫時(shí)變化趨勢相同。而在鎘處理的樣品中添加H2O2清除劑4-hydroxy-Tempo,則抑制鎘誘導(dǎo)下內(nèi)源H2O2含量、果膠、PME活性的增加以及PMD的降低。4、其他重金屬脅迫時(shí),水稻根系細(xì)胞內(nèi)源H2O2含量,果膠含量,果膠甲酯化酶,果膠甲酯化程度的變化。結(jié)果表明鋁、鉛和銅脅迫時(shí)也使果膠的含量和PME活性增加,PMD降低,且與鎘脅迫時(shí)趨勢相似。綜上可知,鎘誘導(dǎo)產(chǎn)生的內(nèi)源性H2O2在果膠的合成、調(diào)節(jié)PME活性和果膠去甲酯化過程中起著重要作用。以前的研究大多關(guān)注果膠在植物抵御重金屬毒害中的作用,然而對重金屬誘導(dǎo)果膠合成和重構(gòu)的研究沒有深入。本研究則明確了鎘誘導(dǎo)對水稻根尖細(xì)胞壁果膠含量及甲酯化程度的影響,提出并驗(yàn)證了內(nèi)源H2O2作為關(guān)鍵下游信號(hào)分子參與調(diào)控鎘誘導(dǎo)下的果膠合成增加和去甲酯化,并且H2O2作為關(guān)鍵下游信號(hào)分子的推論,也適用于對其他重金屬的抗性調(diào)控機(jī)制。
[Abstract]:A dangerous heavy metal, even low levels of chronic exposure can lead to high blood pressure, cerebral infarction, emphysema, and renal dysfunction. Many life-threatening diseases, such as cancer. The general intake of cadmium in non-smokers comes mainly from grain products. Rice is the main source of grain for cadmium exposure. More than 10% of rice rice in China has exceeded the standard cadmium content. At present, many studies have confirmed that cadmium stress can change pectin content and structure, but the mechanism is still unclear. Cadmium inducement also leads to oxidative stress toxicity. The pectin content was correlated with the content of H _ 2O _ 2 H _ 2O _ 2.Therefore, it was speculated that H2O2 might be related to the synthesis and reconstruction of pectin. In this study, Oryza sativa L.cv. Nippon bare) was used as the material. To investigate the growth of Oryza Sativa root system and the changes of endogenous H2O2 content, pectin content, pectin methyl esterase and pectin methyl esterification degree in rice root cells under different cadmium concentrations. The effects of endogenous H2O2 on the synthesis of pectin were investigated by using H2O2 scavenger 4-hydroxy-Tempo-6-tetramethylpiperidine-1-oxy 4-hydroxy-Tempo) and exogenous H2O2, in order to investigate the effects of cadmium and H2O2 on the synthesis of pectin. The activity of PMEMEpectin methylesterase and the degree of pectin methylesterification degree were also studied. The results were as follows: 1. Cadmium stress significantly inhibited the growth and elongation of rice roots, and the inhibition of cadmium on root elongation was in direct proportion to the concentration of cadmium. Trace cadmium had a slight effect on root elongation of rice, and high concentration of cadmium seriously inhibited root elongation and protein accumulation. Under cadmium induction, H2O2 content in rice root increased sharply in a short period of time. With the increase of cadmium concentration, the PME activity of pectin increased and decreased. The addition of exogenous H _ 2O _ 2 alone also increased the content of pectin and the activity of PME. The result of decreasing PMD was the same as that of cadmium stress, but adding H2O2 scavenger 4-hydroxy-Tempoin to cadmium treated samples inhibited the content of endogenous H2O2, the increase of PME activity of pectin and the decrease of PMD in cadmium treated samples, and when other heavy metals were stressed, the contents of endogenous H2O2 and the activity of PME in pectin were increased. The changes of endogenous H2O2 content, pectin content, pectin methyl esterase and pectin methyl esterification degree in root cells of rice. The results showed that aluminum, lead and copper stress also increased pectin content and PME activity. And the trend was similar to that under cadmium stress. In summary, the endogenous H2O2 produced by cadmium was synthesized in pectin. Regulation of PME activity and pectin demethylation play an important role. Previous studies have focused on the role of pectin in the resistance of plants to heavy metal toxicity. However, the study of heavy metal induced pectin synthesis and reconstruction was not carried out. The effects of cadmium on pectin content and the degree of methyl ester formation in rice root tip cell wall were determined. It was proposed and verified that endogenous H2O2 as a key downstream signal molecule involved in the regulation of cadmium induced pectin synthesis increase and demethylation, and the inference that H2O2 was a key downstream signal molecule could also be applied to the regulation mechanism of resistance to other heavy metals.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S511

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本文編號(hào)：1649048