【摘要】：植物與病原微生物長期的相互作用下,其體內(nèi)進化出復(fù)雜的防御機制。活性氧是植物體內(nèi)應(yīng)對外界脅迫因子(如干旱、病蟲害等)的重要信號分子。其中光呼吸途徑產(chǎn)生的過氧化氫(H_2O_2)是活性氧中具有最強穩(wěn)定性以及較強活性的自由基,且介導(dǎo)水楊酸(SA)有關(guān)的植物免疫反應(yīng),H_2O_2在植物抗病反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,發(fā)掘和鑒定植物免疫反應(yīng)中H_2O_2組分對于人們深入認(rèn)識植物應(yīng)對逆境的作用機制尤為關(guān)鍵。過氧化氫酶2(CAT2)是清除H_2O_2最關(guān)鍵的清除酶,擬南芥突變體(cat2)是研究H_2O_2作為信號調(diào)控SA介導(dǎo)的植物抗病,分析H_2O_2在SA抗病途徑中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制的最佳材料。本研究利用甲基磺酸乙酯(EMS)對擬南芥cat2突變體進行化學(xué)誘變,從中篩選出cat2表型(葉片自發(fā)性細(xì)胞死亡)的抑制子,該抑制子與cat2互為父本母本進行回交,F_2代分離比約為3:1,推測該細(xì)胞死亡抑制基因在核染色體上,且為隱性突變。生理生化初步檢測該細(xì)胞死亡抑制子體內(nèi)氧化水平較高,該基因突變沒有影響H_2O_2的積累,可能作為信號位于H_2O_2的下游。細(xì)胞死亡抑制子回交的F_2代進行混池測序,代表錯誤率的Q30數(shù)據(jù)顯示樣品質(zhì)量良好,擬南芥基因組庫的比對數(shù)據(jù)顯示:親本的平均深度為20和16;F_2代平均深度為46和49;覆蓋率均為98%以上。變異位點檢測,并對候選區(qū)域計算,定位于第一條染色體。篩選候選點,統(tǒng)計變異位點在基因組的分布情況得到4個候選基因。候選基因和突變位點設(shè)計對應(yīng)引物測序初步選定突變的基因為一種核孔蛋白:NUA。構(gòu)建攜帶綠色熒光蛋白的NUA載體,陽性苗顯示NUA蛋白定位于核膜。該基因的T-DNA插入突變體(nua-3)與cat2進行雜交篩選純合突變材料,雙突變體nua-3 cat2沒有出現(xiàn)SA誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡,初步判定該核孔蛋白參與光呼吸產(chǎn)生的H_2O_2介導(dǎo)SA誘導(dǎo)的植物抗病。因此,本研究擬綜合采用遺傳學(xué)、重基因組混池測序、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等多種技術(shù)手段,以模式植物擬南芥為遺傳材料,篩選出參與H_2O_2介導(dǎo)的SA相關(guān)途徑誘導(dǎo)的葉片細(xì)胞死亡程序的一個關(guān)鍵成分,了解H_2O_2與SA相關(guān)的抗病信號網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)深入地研究H_2O_2在植物抗病中的調(diào)控機理,為提高農(nóng)作物抗逆性提供理論依據(jù)。
【圖文】：

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文Ascorbicacid,ASC）生物合成最后一步發(fā)生在線粒體中，且 O2 自發(fā)地或通粒體錳 SOD 歧化為 H2O2，，然后被抗壞血酸過氧化物酶（AscorbateperoxidPX）等清除，所以抗壞血酸-谷胱甘肽這種清除系統(tǒng)在線粒體中。由于植物體在交替氧化酶競爭電子導(dǎo)致線粒體的 ROS 低于葉綠體[32]，包括在總 ROS 的中占有的比例相對較低。

煙草中發(fā)現(xiàn) SA 存在下有一種類似 CAT 的酶被抑制[53]，細(xì)胞體內(nèi) H2O2，誘發(fā) SA 途徑引發(fā)的細(xì)胞死亡，甚至發(fā)現(xiàn) SA 可以抑制 APX 酶活。隨現(xiàn) H2O2能促進 SA 的合成。病原菌微生物侵染植物，引起植物體內(nèi)光的 H2O2增多，H2O2作為信號分子激發(fā) SA 途徑，NPR1 基因被激活，的蛋白 PR 釋放出來。在抵抗病原微生物時這些信號的相輔相成，信號作用。質(zhì)外體和質(zhì)膜上的 H2O2是最先感知外界生物入侵信號的活性氧信號，植物活性氧抗病方面的信號分子，獲得了許多重要發(fā)現(xiàn)。比如，質(zhì)膜調(diào)控鈣離子信號途徑、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號級聯(lián)、一氧途徑等增強植物的免疫能力[54]。H2O2處理擬南芥時會激發(fā) MAPK 上游植物核孔復(fù)合物細(xì)胞核膜的出現(xiàn)標(biāo)志著原核生物與真核生物之間出現(xiàn)最基本的區(qū)分辦膜把生物的遺傳系統(tǒng)徹底與線粒體、葉綠體等其他場所隔開，核遺傳信和轉(zhuǎn)錄全部在細(xì)胞核內(nèi)完成。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 張夢如;楊玉梅;成蘊秀;周滔;段曉艷;龔明;鄒竹榮;;植物活性氧的產(chǎn)生及其作用和危害[J];西北植物學(xué)報;2014年09期

2 范文艷,姜述君;植物抗病性及抗病信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究進展[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2005年02期

3 陳琳,杜瑛s

本文編號：2612800