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铅离子诱导的玉米根尖细胞凋亡及相关信号分子的研究

作　者: 郝瑞芝
导　师: 荆艳萍
学　校: 北京林业大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 铅细胞凋亡一氧化氮活性氧钙离子
分类号: X173
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着日趋严重的重金属污染问题,植物重金属胁迫下的毒害作用与应答机制研究越来越受到人们关注。本研究发现,一定剂量的重金属铅可以抑制玉米根的生长,引起玉米根尖细胞活力的下降,同时在铅毒害的玉米根尖细胞中可以检测到TUNEL阳性信号,表明铅可以导致玉米根尖细胞的凋亡。利用一氧化氮和活性氧荧光检测试剂,发现铅的毒害作用伴随有一氧化氮和活性氧的产生。一氧化氮清除剂cPTIO可以减少铅毒害作用下一氧化氮的积累,同时活性氧的产生也减少,根尖细胞中TUNEL阳性信号减弱,铅诱导的玉米根尖细胞凋亡程度有所缓解。生化测定表明：与一氧化氮清除剂cPTIO的作用相反,一氧化氮供体可以增加铅胁迫下过氧化氢和超氧阴离子的积累,增强了铅对玉米根生长的抑制作用。利用钙离子荧光探针Fluo-3/AM对玉米根铅胁迫过程中的钙离子进行测定,发现铅引发了细胞内钙离子的快速下降,未发现钙离子的瞬时升高。添加外源钙离子后,胞内钙离子浓度短暂升高,同时,外源钙离子可以缓解铅对于玉米根生长的抑制作用。本实验的研究结果表明：玉米根尖应答铅胁迫过程中所产生的一氧化氮促进了活性氧的进一步积累,加剧了根尖细胞的凋亡。另外,作为一种重要的信号分子,玉米根尖细胞内钙离子在铅胁迫下浓度下降,外源钙离子对铅胁迫下植物的生长抑制具有明显的缓解效应。本文对重金属铅胁迫下植物应答的信号过程提供了线索,为缓解重金属铅污染提供了一定的理论基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 引言  7-19
  1.1 重金属概述及污染概况  7-8
    1.1.1 重金属的定义及种类  7
    1.1.2 铅的概况及危害  7-8
  1.2 重金属对植物细胞细胞水平的毒害作用  8-13
    1.2.1 重金属对植物细胞壁和细胞膜的作用  8-9
    1.2.2 重金属对线粒体、叶绿体、液泡等细胞器的影响  9-11
    1.2.3 重金属对细胞分裂以及染色体、细胞核的影响  11-12
    1.2.4 重金属对细胞骨架的影响  12-13
    1.2.5 重金属作用下的细胞凋亡  13
  1.3 在重金属胁迫下,植物内部的信号分子的作用  13-17
    1.3.1 植物体内的信号分子一氧化氮(NO)  13-15
    1.3.2 植物体内信号分子活性氧(ROS)  15-16
    1.3.3 植物体内钙信号(Ca~(2+))  16-17
  1.4 论文设计思路  17-19
2 铅胁迫对玉米根生长的抑制作用及其机制  19-27
  2.1 材料及方法  19-22
    2.1.1 材料培养和重金属处理  19
    2.1.2 测定生长量的方法  19
    2.1.3 细胞活力的测定方法  19-20
    2.1.4 细胞凋亡检测方法  20-22
  2.2 实验结果  22-25
    2.2.1 铅胁迫对玉米生长的影响  22-23
    2.2.2 铅胁迫对细胞活力的影响  23-24
    2.2.3 铅胁迫下细胞凋亡的检测  24-25
  2.3 分析与讨论  25-26
  本章小结  26-27
3 信号分子NO和ROS的产生及其在铅胁迫的根尖细胞凋亡过程中的作用  27-39
  3.1 试验方法  27-29
    3.1.1 材料及处理  27
    3.1.2 NO检测  27
    3.1.3 ROS检测  27-28
    3.1.4 NO清除剂处理  28
    3.1.5 过氧化氢(H_2O_2)检测  28
    3.1.6 超氧阴离子(O_2~-·)检测  28-29
  3.2 试验结果  29-36
    3.2.1 NO和ROS参与玉米根对铅胁迫的应答  29-32
    3.2.2 NO清除剂对铅胁迫下玉米根ROS产生的影响  32-33
    3.2.3 NO清除剂对铅胁迫诱导的玉米根细胞凋亡的影响  33
    3.2.4 NO对铅胁迫玉米根生长的影响  33-35
    3.2.5 铅胁迫下玉米根尖细胞过氧化氢及超氧阴离子的产生  35-36
  3.3 分析与讨论  36-37
  本章小结  37-39
4 钙离子在铅胁迫对玉米根尖影响中的作用  39-43
  4.1 试验方法  39-40
    4.1.1 材料及处理  39
    4.1.2 铅胁迫下玉米根尖细胞中钙离子的检测  39
    4.1.3 加钙后生长量的测定  39-40
  4.2 试验结果  40-41
    4.2.1 铅胁迫下玉米根尖细胞中钙离子的动态变化及检测  40
    4.2.2 钙对铅胁迫下玉米根生长的影响  40-41
  4.3 分析与讨论  41-42
  本章小结  42-43
5 结论与展望  43-45
参考文献  45-53
个人简介  53-55
导师简介  55-57
硕士期间成果清单  57-59
致谢  59

铅离子诱导的玉米根尖细胞凋亡及相关信号分子的研究

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