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一氧化氮提高黄瓜低温耐受性的分子机制

作　者: 刘兴旺
导　师: 郭仰东
学　校: 中国农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: CuNOA1 黄瓜 低温 耐受性 过量表达 干扰表达
分类号: S642.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


低温胁迫是自然界中常见的非生物胁迫之一。黄瓜属冷敏型植物,低温胁迫严重影响黄瓜的产量和品质。本试验以低温耐受性不同的两种生态型黄瓜品种为供试材料,研究了一氧化氮(NO)对低温的响应,旨在探讨NO提高黄瓜低温耐受性的分子机制,丰富NO提高黄瓜低温耐受性的理论基础,同时为生产应用提供参考价值。取得的主要结果如下：1.适宜浓度的NO处理可以显著提高黄瓜幼苗的低温耐受性,降低叶片的冷害指数及相对电导率,从而减轻低温对黄瓜幼苗的伤害。外源SNP浓度为1.00mmol/L时,处理效果最佳,ZN407和ZN461幼苗的冷害指数分别比对照降低了42.43%和44.37%:2.低温胁迫下,适宜浓度的SNP处理可以显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,维持较高的叶绿素原初光能转换效率(Fv/Fm),减轻低温胁迫对黄瓜幼苗叶片的光抑制程度;3.低温胁迫下,适宜浓度的SNP处理可通过提高可溶性糖和可溶性蛋白含量增加细胞的渗透势,降低因失水对细胞造成的伤害。但脯氨酸的含量与对照相比无明显变化,表明脯氨酸含量的变化与NO处理无显著相关；4.黄瓜幼苗内源NO的产生来自两个独立的路径,分别为黄瓜一氧化氮合酶(CuNOA)途径和硝酸还原酶(NR)途径；CuNOA定位于线粒体且表达受低温的诱导；CuNOA能够回补拟南芥突变体noal的表型,且拟南芥过量表达株系低温耐受性明显增加:CuNOA过量表达黄瓜转基因株系低温耐受性提高,而干扰表达黄瓜株系低温耐受性则显著降低；5. CuNOA的表达可影响淀粉粒的合成,促进了淀粉合成基因SS1和SS3的上调,并降低SA1的表达。CuNOA受低温诱导且产生NO,上调SS1和SS3的表达,同时抑制SA1的表达,且促进淀粉粒的形成,进而提高黄瓜幼苗低温耐受性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
图标目录  7-8
英文缩写表  8-9
第一章 文献综述  9-22
  1.1 一氧化氮(NO)的理化性质  9
  1.2 植物体内NO的来源  9-14
    1.2.1 一氧化氮合酶(NOS)途径  9-12
    1.2.2 硝酸还原酶(NR)途径  12-13
    1.2.3 黄嘌呤氧化还原酶(XOR)途径  13-14
    1.2.4 非酶催化途径  14
  1.3 低温逆境对植物生理生化的影响  14-18
    1.3.1 低温对细胞膜系统的影响  15
    1.3.2 低温对植物抗氧化能力和渗透调节物质的影响  15-16
    1.3.3 低温对植物光合作用的影响  16
    1.3.4 植物耐冷相关基因研究  16-18
  1.4 NO在植物冷害胁迫中的作用  18-20
    1.4.1 NO与叶片光合生理  18-19
    1.4.2 NO与抗氧化系统  19-20
  1.5 结束语  20-21
  1.6 目的及意义  21-22
第二章 试验材料与方法  22-25
  2.1 试验材料  22
  2.2 试验处理  22
  2.3 试验方法  22-25
    2.3.1 相关生理指标测定  22-23
    2.3.2 总RNA的提取  23
    2.3.3 PCR扩增体系  23
    2.3.4 扩增产物的克隆  23
    2.3.5 重组质粒的鉴定  23-24
    2.3.6 载体构建  24
    2.3.7 共聚焦显微镜观察  24
    2.3.8 原位杂交  24
    2.3.9 NO,NR和NOS活性的测定  24-25
第三章 结果与分析  25-37
  3.1 外源NO减弱冷害对黄瓜幼苗的伤害  25-26
  3.2 外源NO处理对渗透调节物质的影响  26-28
  3.3 外源NO处理对抗氧化酶活性的影响  28-29
  3.4 NOA途径和NR途径是黄瓜幼苗体内产生NO的主要途径  29-30
  3.5 低温能够诱导CuNOA1基因的表达  30
  3.6 CuNOA1编码一种可能与GTP有关蛋白  30-32
  3.7 定位于线粒体的CuNOA1能够回补拟南芥突变体noa1的表型  32-33
  3.8 CuNOA1转拟南芥株系能提高其低温耐受性  33-34
  3.9 转CuNOA1黄瓜株系影响了植株对低温的抗性,且抗性的改变不依赖于NR  34-35
  3.10 CuNOA1影响淀粉的合成  35-37
第四章 讨论与结论  37-41
  4.1 NO在低温过程中对抗氧化系统和光合系统起着重要作用  37
  4.2 CuNOA定位于线粒体,并且参与了对低温的抗性,且抗性的改变不依赖于NR  37-38
  4.3 CuNOA过量表达或者干扰表达都能够影响淀粉粒的大小数量,并且影响叶绿体的完整性  38
  4.4 CuNOA参与抗冷模型的建立  38-40
  4.5 结论  40-41
参考文献  41-48
附录：本试验所用的引物  48-49
致谢  49-51
作者简介  51

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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 瓜类 > 黄瓜
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