發(fā)布時間：2020-07-03 08:37

【摘要】：植物在生長發(fā)育過程中受鹽堿、干旱等逆境脅迫時,細胞內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)。ROS的過量積累會造成細胞氧化損傷,導(dǎo)致細胞膜脂過氧化、蛋白質(zhì)和其他細胞組分受到損傷,嚴重時可使細胞或植物體死亡。植物能否有效清除其在逆境脅迫下產(chǎn)生的ROS,對提高其抗逆性至關(guān)重要�？箟难徇^氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是一種重要的抗氧化酶,通過AsA-GSH循環(huán)參與植物體內(nèi)H_2O_2的清除,特別是對葉綠體中H_2O_2的清除。葉綠體抗壞血酸過氧化物酶(chl APX)是保護葉綠體及其它細胞組分免受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。本實驗以毛白楊為研究對象,以野生型和轉(zhuǎn)正、反義chlAPX基因的毛白楊及其誘導(dǎo)的愈傷組織為實驗材料,從組織和細胞水平上分析chlAPX基因在楊樹抗逆性方面的作用。主要研究結(jié)果如下:1、在正常條件下,與野生型楊樹相比,轉(zhuǎn)反義chlAPX基因植株的生根率低、生根數(shù)量少、生長周期慢;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。隨鹽脅迫時間的延長,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,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、相對電導(dǎo)率、Na+含量和H_2O_2含量則逐漸增大。這表明,楊樹可通過體內(nèi)抗氧化酶保護系統(tǒng)緩解鹽脅迫的傷害,chlAPX基因的過表達能夠更有效地降低鹽脅迫下活性氧的積累,對光系統(tǒng)有保護作用,使植株抵御鹽脅迫能力更強。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的傷害,膜脂過氧化程度降低,使楊樹耐鹽性提高。4、外源H_2O_2處理條件下,無論是野生型還是不同轉(zhuǎn)基因楊樹的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基因楊樹的質(zhì)膜損傷程度要小于野生型,而轉(zhuǎn)反義chlAPX基因楊樹的質(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似結(jié)果。但同一處理時間下光照培養(yǎng)的愈傷組織中保護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)控楊樹耐逆性的分子機制提供理論依據(jù),并為轉(zhuǎn)基因抗逆性楊樹的實際應(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S792.11
【圖文】：

圖 1-1 線粒體內(nèi) ROS 的產(chǎn)生[18]Figure 1-1 Generation of ROS in mitochondria[18]1.1.3 過氧化物酶體內(nèi) ROS 的產(chǎn)生植物細胞過氧化物酶體內(nèi) H2O2的產(chǎn)生有兩條路徑：一是光呼吸過程中乙醇酸氧酶氧化乙醇酸產(chǎn)生；二是由過氧化物酶體中產(chǎn)生的 O2.—歧化形成[19,20]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)過氧化物酶體也有產(chǎn)生 O2.—的位點[21]。在過氧化物酶體基質(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 氧化能通過某些含氮化合物或泛醌的氧化還原循環(huán)使 O2.—產(chǎn)生。細胞壁過氧化物酶可依

剪取長勢良好、大小一致的野生型和不同轉(zhuǎn)基因毛白楊約 1.5 cm 的莖段進代培養(yǎng)，各轉(zhuǎn) 50 株。培養(yǎng) 8 d 開始計算各生根株數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)（如表 2-1）正義 chlAPX 基因楊樹中生根率最高。表 2-1 野生型楊樹和不同轉(zhuǎn)基因楊樹的生根率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)正義基因楊樹生根的數(shù)量比較多，根系略粗壯且濃密；樹生根數(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，根較為細弱。

【參考文獻】

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本文編號：2739435