学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水杨酸对水分胁迫下大麦幼苗叶片光系统Ⅱ的影响中国象牙参属新分类群及花粉特征的研究

作　者: 罗明华
导　师: 林宏辉
学　校: 四川大学
专　业: 植物学
关键词: 水杨酸 大麦 水分胁迫 光系统II 活性氧 基因表达 象牙参属 苍山象牙参 姜科 新种 花粉形态 中国
分类号: Q945
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 345次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


水杨酸（salicylic acid，SA）是植物体内产生的一种简单的酚类物质。作为植物内源信号分子，在植物许多生理过程中的作用越来越受到重视。近些年来。陆续发现水杨酸能提高植物对非生物逆境的抗性，如提高植物的抗盐性、抗寒性、抗热性以及抗旱性等。我们这项研究的目的在于考察外源水杨酸预处理对干旱条件下大麦幼苗生理活动的影响，初步阐明水分胁迫下，光系统Ⅱ的主要功能蛋白D1，D2，LHCⅡ及其相应的基因表达与水杨酸，活性氧ROS之间的关系和相互作用机理。供试材料为大麦（Hordeum vulgate L）。直接用含PEG-6000（16％）的培养液胁迫的大麦幼苗为对照样（CK）；用0.25mmol／L的水杨酸浸泡大麦幼苗根部预处理1天再用含16％（w／v）PEG-6000的培养液进行水分胁迫（简称SA）；用0.25mmol／L的水杨酸+0.5mmol／L DMTU（二甲基硫脲，一种H2O2清除剂）预处理24小时后再用含16％（w／v）PEG-6000的培养液进行水分胁迫处理（简称SA+D）。以1d为间隔，三组处理时间为0h、24h、48、72h。用0～1.5mmol／L11种不同浓度的水杨酸进行预处理，水分胁迫2天后，测量电渗率和丙二醛含量后分析表明：0.25mmol／L的水杨酸预处理是最佳浓度，说明水杨酸提高植物的水分胁迫抗性与浓度密切相关。测定CK、SA、SA+D的RWC，电渗率，MDA的含量及叶总H2O2的含量表明，水杨酸预处理能使RWC的下降和电渗率，MDA的含量及叶总H2O2的含量的上升减缓。在SA+D中，清除了H2O2，则后来的胁迫中水杨酸的保护作用消失，说明水杨酸的保护作用与ROS有关。水杨酸+DMTU预处理后细胞总H2O2的变化与叶绿体H2O2的变化不同，叶绿体H2O2总是维持低水平。SDS-PAGE和Western杂交分析表明：CK的类囊体膜蛋白组分稳态水平随胁迫处理时间的延长而持续下降，尤其是光系统Ⅱ功能蛋白中的内周天线CP43，CP47，OEE1，CF1和光系统Ⅱ外周天线LHCⅡ（23-30kD范围多肽）下降较为明显。相比之下，SA和SA+D的类囊体膜蛋白组分稳态水平随胁迫处理时间的延长下降的水平轻微。Northern杂交分析表明：水杨酸同样可以在转录水平保护光系统，但核编码的cab和rbcS基因的转录水平与叶绿体编码的基因的转录水平是不一样的，在用水杨酸+DMTU处理的幼苗中，核编码的cab和rbcS基因随着水分胁迫的下降加剧，转录水平下降的最严重，甚至超过了CK。水杨酸预处理的下降程度明显减缓。核基因cab和rbcS转录水平的变化与细胞核，细胞浆内的ROS的变化一致。叶绿体编码的基因psbA，psbD在SA和SA+D中，在水分胁迫下仅表现出轻微的下降，这和叶绿体内ROS和蛋白的变化是一致的。比较Northern杂交和Western杂交的结果可以得知：SA+D处理中，cab转录的mRNA的下降和LHCⅡ蛋白保持稳定的情况表现的不一致，这是因为LHCⅡ维持含量不需要大量cab mRNA，而它的含量主要与叶绿体的ROS有关。经水杨酸预处理24h后，气孔导度降低，随之CO2的同化速率降低，这是一种胁迫反应，在随后的水分胁迫中，气孔导度和CO2的同化速率降低程度减缓，水杨酸提高了水分胁迫抗性。在SA+D中清除了H2O2，则水杨酸的保护作用消失，说明水杨酸提高水分胁迫抗性与ROS有关。用水杨酸或水杨酸+DMTU预处理大麦幼苗24小时，在随后的水分胁迫中可观察到Fv/Fm，Fv’/Fm’和ΦPSⅡ的数值比CK更高。表明水杨酸对Fv/Fm，Fv’/Fm’和ΦPSⅡ有保护作用。这种保护作用与水杨酸或水杨酸+DMTU预处理后叶绿体内低水平ROS相关。用水杨酸预处理大麦幼苗24小时，可观察到Fv’/Fm’的值比对照CK更高，即在有热耗散时，PSⅡ的最大光合效率增高；对应的NPQ的变化是：加水杨酸后，降低很明显，即：水杨酸能减少PSⅡ的热耗散。SA+D的变化介于CK和SA之间，说明水杨酸对PSⅡ热耗散的调节部分依赖于活性氧。水杨酸预处理提高大麦幼苗水分胁迫抗性与水杨酸预处理所用的浓度有密切的关系。水杨酸预处理提高大麦幼苗对水分胁迫的抗性与活性氧有关。光系统Ⅱ的主要功能蛋白D1，D2，LHCⅡ及其相应的基因转录在水分胁迫下会逐渐下降，而水杨酸预处理能缓解这种下降，水杨酸缓解渗透胁迫主要是通过ROS，而并非水杨酸本身作用。第二章中国象牙参属新分类群及花粉特征的研究本研究报道了姜科Zingiberaceae象牙参属Roscoea的一种新植物，以及在光学显微镜和扫描电镜下观察到的象牙参属Roscoea 11种3变种的花粉形态特征和研究结果。描述了云南姜科Zingiberaceae一新种，即苍山象牙参Roscoeacangshanensis M．H．Luo，X．F．Gao & H．H．Lin。该种与大理象牙参R．forrestiiCowley在体态上相近，但唇瓣深裂成2裂片，每个裂片再2裂，基部收缩成具白色条纹的柄，叶片较狭窄，（2-）7-24×1.5-2.5cm，叶片基部狭缩成叶柄状而不同。该新种叶片基部狭缩成叶柄状，唇瓣倒卵状楔形，长2.5-30.5cm，宽2.5-3.0cm，基部收缩成具白色条纹的柄，与长柄象牙参R．debilis Gagnep．相似，但苞片非管状，较短，长5-15mm，隐藏于叶鞘内，花冠管较长，10-12.5cm，唇瓣深裂成2裂片，每个裂片再2裂，可与后者明显区别。就目前来看，本研究发现了象牙参的一新种是中国特有种。花粉特征的研究支持新种苍山象牙参R．cangshanensis的建立。对本属花粉的研究表明：花粉类型属于无萌发孔型（Type Nonaperturate），具刺亚型（Subtype Spinate），长刺组（Group Long-spinate）。花粉为单粒。球形花粉粒大小变异幅度为47.2—88.5μm，属中小型花粉。花粉不具萌发孔。花粉壁厚为1.8—3.4μm。外壁薄，分层不明显，内壁厚。根据Hesse和Kubitzki的研究资料，将内壁分为外层及内层。外壁表面具刺状纹饰，刺长为2.0—4.6μm，刺间的外壁表面有皱褶，或比较平整而带有少数颗粒或有小突起。花粉特征的相似性表明本属是一个单起源的自然类群。根据花粉表面刺间是否皱褶的稳定特征分为外壁刺间皱褶亚组Subgroup crapy-surface和外壁刺间平整亚组Subgroup smooth-surface两个亚组。根据花粉特征和分亚组支持毛象牙参R．cautleoides Gagnepain var．pubescens Z．Y．Zhu独立成种，予以恢复。并可将微凹象牙参R．tibetica Batalin var．emarginata S．Q．Tong并入藏象牙参Roscoea tibetica Batalin。与邻近属花粉的相似点表明了它们相近的亲源关系。象牙参属Roscoea的花粉形态的研究为进一步研究该属乃至姜科植物系统演化提供了资料。

全文目录


目录  4-8
图表目录  8-9
摘要  9-13
ABSTRACT  13-17
第一章 水杨酸对水分胁迫下大麦幼苗叶片光系统II的影响  17-48
  1.1 引言  17-20
  1.2 材料与实验方法  20-27
    1.2.1 材料  20
    1.2.2 SA处理浓度的选择  20
    1.2.3 相对含水量  20
    1.2.4 膜相对透性  20-21
    1.2.5 丙二醛(MDA)的含量  21
    1.2.6 H_2O_2含量  21
    1.2.7 叶片H_2O_2和超氧化物和的定位与染色  21-22
    1.2.8 完整叶绿体和类囊体膜蛋白的制备  22
    1.2.9 类囊体膜多肽组分的SDS-PAGE分析  22
    1.2.10 Western免疫印迹分析  22
    1.2.11 光系统II主要蛋白基因cab，psbA，psbD和rbcS基因的表达  22-26
      1.2.11.1 目的基因的扩增、提取、分离和回收  22-24
      1.2.11.2 DNA探针的标记  24
      1.2.11.3 大麦叶片总RNA的提取  24-25
      1.2.11.4 Northern印迹  25-26
    1.2.12 气体交换分析  26
    1.2.13 叶绿素荧光参数的测量  26-27
  1.3 试验结果  27-38
    1.3.1 不同SA预处理浓度对水分胁迫叶片电渗率的影响  27
    1.3.2 不同SA预处理浓度对水分胁迫叶片丙二醛含量的影响  27-28
    1.3.3 相对含水量(RWC)的变化  28-29
    1.3.4 电渗率的变化  29-30
    1.3.5 叶片总MDA含量和叶绿体MDA含量的变化  30-31
    1.3.6 H_2O_2及其它超氧离子的含量的变化  31-33
    1.3.7 光系统II蛋白稳态水平的影响  33-35
    1.3.8 光系统II主要功能蛋白编码基因转录产物的影响  35-36
    1.3.9 叶片气体交换的变化  36-37
    1.3.10 不同处理中叶绿素荧光参数的变化  37-38
  1.4 讨论  38-42
  参考文献  42-48
第二章 中国象牙参属新分类群及花粉特征的研究  48-84
  2.0 引言  48-50
  2.1 材料和方法  50-51
    2.1.1 植物标本的采集  50
    2.1.2 花粉标本的采集  50
    2.1.3 花粉标本的制作与观察方法  50-51
  2.2 实验结果  51-63
    2.2.1 象牙参属Roscoea新植物种的发现和确定  51-55
      2.2.1.1 新种的发现过程  51
      2.2.1.2 新种的特征描述  51-53
      2.2.1.3 新种与近缘种的形态区别  53-55
      2.2.1.4 新种与近缘种分布的差异  55
    2.2.2 象牙参属Roscoea的花粉特征及其系统学意义  55-63
      2.2.2.1 属的花粉形态特征  55
      2.2.2.2 种的花粉形态特征  55-63
  2.3 讨论  63-67
    2.3.1 姜科植物的花粉类型及本属的位置  63-64
    2.3.2 象牙参属Roscoea的花粉形态属于单类型，但有分化  64-66
    2.3.3 花粉特征支持新种苍山象牙参R.cangshanensis的建立  66
    2.3.4 关于本属内几个种或变种归属的探讨  66-67
      2.3.4.1 关于毛象牙参R.cautleoides var.pubescens的归属  66-67
      2.3.4.2 关于微凹象牙参R.tibetica var. emarginata的归属  67
    2.3.5 关于本属花粉与其它属的关系  67
  2.4 文献综述 象牙参属形态解剖及系统进化研究进展  67-76
    2.4.1 研究历史与简况  68
    2.4.2 象牙参属Roscoea植物的形态特征研究  68-70
    2.4.3 象牙参属Roscoea植物的解剖学特征研究  70-75
      2.4.3.1 叶的解剖特征  70-73
      2.4.3.2 茎的解剖特征  73
      2.4.3.3 根的解剖特征  73-74
      2.4.3.4 后含物  74
      2.4.3.5 象牙参种子解剖学特征  74-75
    2.4.4 象牙参属Roscoea系统与进化的研究  75-76
  参考文献  76-84
文献综述  84-126
  第三章 植物抗旱分子生物学及PSII的功能蛋白研究进展  84-126
    3.1 水分胁迫及植物抗旱的分子机理研究进展  84-100
      3.1.1 水分胁迫对植物形态和生理过程的影响  84-88
        3.1.1.1 水分胁迫对植物外部形态的影响  84
        3.1.1.2 水分胁迫对植物内部结构和组分的影响  84-85
        3.1.1.3 水分胁迫对植物生理过程的影响  85-88
      3.1.2 水分胁迫下植物抗旱的生理生化变化  88-91
        3.1.2.1 气孔行为  88
        3.1.2.2 渗透调节  88-89
        3.1.2.3 CO_2体内循环与碳同化途径的改变  89
        3.1.2.4 植物激素水平的调节  89-90
        3.1.2.5 植物体内活性氧的产生和清除  90-91
      3.1.3 植物对水分胁迫的基因响应  91-96
        3.1.3.1 植物对水分胁迫响应的基因表达系统  91
        3.1.3.2 水分胁迫诱导基因  91-94
        3.1.3.3 与植物抗旱性相关的调控元件和因子  94-96
      3.1.4 植物水分胁迫信号的识别与转导  96-100
        3.1.4.1 水分胁迫信号的识别  96-97
        3.1.4.2 水分胁迫信号胞内转导  97
        3.1.4.3 脱落酸信号转导  97-100
    3.2 植物PSII的功能蛋白研究进展  100-113
      3.2.1 光系统II捕光色素蛋白LHCII  101-108
        3.2.1.1 LHCII的结构  101-102
        3.2.1.2 LHCII的功能  102-108
      3.2.2 光系统II核心蛋白D1  108-113
        3.2.2.1 PSII反应中心的结构  108-109
        3.2.2.2 D1蛋白的合成、降解及调控  109-110
        3.2.2.3 D1蛋白周转与能量耗散  110-113
    参考文献  113-126
致谢  126-127
在学期间发表、投稿的论文  127-128

相似论文

  1. 多转录因子组合调控研究,Q78
  2. 中学思想政治教育与儒学传统思想的继承,G633.2
  3. BMP通路关键因子在人类牙胚组织中的表达检测,R78
  4. 基于RNA测序技术的马氏珠母贝珍珠囊转录组及数字基因表达谱分析,Q786
  5. 调和玉米油对肉仔鸡抗氧化应激、脂质代谢酶及免疫基因表达的影响,S831.5
  6. 福建省中国共产党领导的多党合作研究（1949-1976）,D665
  7. 第29届奥运会中国男篮攻防转换的研究分析,G841
  8. 中国北方少数民族服装结构研究,TS941.1
  9. 后配额时代中印纺织品贸易发展关系研究,F752.7
  10. 哲学视域下的中国共产党执政文化建设研究,D25
  11. 中国共产党对社会主义本质的探索,D61
  12. 论我国社会主义发展观演变中的思维方式变革,D61
  13. 新中国成立以来的宗教政策研究,D635
  14. N-氨甲酰谷氨酸合成及其生理功能研究,R914
  15. 我国野生动物保护法律制度完善研究,D922.68
  16. 黄瓜根结线虫病的生物防治及其生态有机药肥研制,S436.421
  17. 弱光胁迫及光恢复对玉米幼苗生长发育及差异蛋白组分析,S513
  18. 超表达OsSsr1基因烟草的获得及其抗逆性分析,S572
  19. 水稻硝转运蛋白基因OsNRT1.1a和OsNRT1.1b的功能研究,S511
  20. 河南和云南烤烟碳氮代谢比较研究,S572
  21. 鸡Δ~6脂肪酸脱氢酶基因启动子区域多态性及基因时空表达的研究,S831

中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生理学
© 2012 www.xueweilunwen.com