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淹水胁迫下Caspase 3-like蛋白酶对小麦胚乳PCD的影响

作　者: 郭月静
导　师: 周竹青
学　校: 华中农业大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 淹水胁迫 小麦 胚乳PCD caspase3-like蛋白酶 TaeMCAⅡ
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


前期研究结果显示,淹水胁迫下小麦胚乳细胞程序性死亡(Programmed cell death, PCD)进程整体提前；初步研究发现ROS大量累积,造成细胞结构氧化损伤和胚乳抗氧化酶活性下降,从某些方面造成胚乳PCD提前。为了进一步探寻小麦胚乳细胞程序性死亡提前的原因,本研究以华麦8号(Hua8)为材料,并于开花期对其进行淹水处理,研究了胚乳发育过程中相关caspase-like蛋白酶活性变化；通过荧光活性观察、免疫组织化学以及免疫电镜等方法着重研究了胚乳细胞发育过程中caspase3-like蛋白酶活性的变化以及在细胞中的分布；此外,通过实时定量PCR研究了胚乳中TaeMCAⅡ基因表达情况。研究结果表明：1.胚乳细胞Evens Blue染色显示,从12DAF开始胚乳细胞出现明显的着色。伴随着发育的进行,小麦胚乳死亡细胞增多,细胞着色逐渐加深。小麦胚乳PCD在大约在12DAF开始进行。2.小麦胚乳发育过程中存在多种caspase-like活性。3.未淹水处理下,随着小麦胚乳的发育,胚乳细胞中caspase3荧光活性逐渐升高,并在12DAF达到最高值,小麦胚乳细胞发育的中后期(15DAF和18DAF),小麦胚乳细胞中caspase3活性依然较强。经淹水处理后,caspase3荧光活性提前出现并导致胚乳细胞荧光活性增强。4. Caspase3-like蛋白酶分布于胚乳细胞、果皮细胞以及糊粉层细胞,并且在12DAF胚乳细胞中的阳性信号最为强烈。淹水诱导胚乳细胞中的caspase3-like蛋白酶比正常处理的胚乳细胞早出现,并且数量增多。5.小麦胚乳细胞中caspase3-like蛋白酶分布于细胞中的淀粉质体和蛋白质体上,该分布具有高度的特异性。6.正常生长条件下,TaeMCAⅡ基因表达量基本保持不变。胚乳发育早期淹水胁迫导致该基因表达量上升,而在胚乳发育中后期表达量下降。上述结果表明,caspase3-like蛋白酶以及TaeMCAⅡ参与了了正常生长的胚乳细胞PCD过程。淹水胁迫下,caspase3-like蛋白酶活性升高,TaeMCAⅡ超表达可以进一步解释胚乳细胞PCD提前的原因。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
缩略表  9-10
1 前言  10-23
  1.1 动物细胞程序性死亡  11-13
  1.2 植物细胞程序性死亡  13-16
    1.2.1 影响植物细胞程序性死亡的因素  14-15
    1.2.2 淹水胁迫对植物生理的影响  15-16
  1.3 植物中存在的caspase-like蛋白酶  16-21
    1.3.1 Caspase-like蛋白酶的种类及作用  16-17
    1.3.2 麦类作物中相关caspase-like蛋白酶  17-18
    1.3.3 Caspase 3-like蛋白酶在动植物PCD中的作用  18-19
    1.3.4 Metacaspases在植物PCD中的作用  19-20
    1.3.5 Caspase-like蛋白酶活性的检测方法  20-21
  1.4 研究目的与意义  21-23
2 材料与方法  23-27
  2.1 材料培养与处理  23
    2.1.1 材料培养  23
    2.1.2 淹水处理  23
  2.2 Evans Blue染色  23-24
  2.3 胚乳细胞caspase-like蛋白酶活性测定  24
  2.4 caspase 3-like蛋白酶荧光活性检测  24
  2.5 胚乳细胞caspase 3-like蛋白酶免疫光镜观察  24-25
  2.6 Caspase 3-like蛋白酶免疫电镜观察  25
  2.7 TaeMCAII表达量检测  25-27
    2.7.1 胚乳细胞RNA的提取  25
    2.7.2 cDNA第一链的合成  25-26
    2.7.3 Realtime-PCR反应  26-27
3 结果  27-34
  3.1 Evans Blue染色  27
  3.2 胚乳细胞caspase like蛋白酶活性测定  27-29
  3.3 胚乳细胞caspase 3-like蛋白酶荧光活性检测  29-30
  3.4 Caspase 3-like蛋白酶免疫组织化学检测  30-32
  3.5 Caspase 3-like蛋白酶免疫电镜观察  32
  3.6 TaeMCA Ⅱ基因实时荧光相对表达量研究  32-34
4 讨论  34-41
  4.1 Caspase 3-like蛋白酶参与了正常发育的小麦胚乳PCD  34-35
  4.2 淹水胁迫下caspase 3-like蛋白酶加剧了小麦胚乳PCD过程  35-36
  4.3 Caspase 3-like蛋白酶的分布  36-37
  4.4 TaeMCA Ⅱ基因  37-38
  4.5 小麦胚乳PCD中可能存在的信号途径  38-39
  4.6 小麦胚乳PCD的研究前景  39-41
参考文献  41-51
附录1 在读期间发表和拟发表的论文  51-52
附录2 论文图版  52-62
致谢  62

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦
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