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He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗微管蛋白及微管骨架的影响

作　者: 郭爱华
导　师: 韩榕
学　校: 山西师范大学
专　业: 植物学
关键词: 小麦 UV-B辐射 He-Ne激光微管蛋白微管骨架分束分裂
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
引　用: 2次
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内容摘要

以“晋麦8号”小麦幼苗为材料,采用低剂量He-Ne激光(5mW·mm-2)、增强UV-B辐射(10.08 kJ·m-2·d-1)及二者的复合条件对小麦幼苗进行处理,主要运用间接免疫荧光标记法和激光共聚焦扫描显微技术,研究了小麦叶肉细胞及根细胞中微管蛋白含量及微管骨架排布的变化,以揭示He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗微管的影响,并初步探讨微管骨架与“分束分裂”的关系,结果表明:1.采用丙酮法分别提取小麦幼苗叶片和根的微管蛋白,聚丙烯酰胺凝胶电泳检测蛋白条带后,发现目的条带清晰,分子量为50KD左右。2.增强UV-B辐射后小麦幼苗叶片和根中微管蛋白含量减少,而增强UV-B辐射和He-Ne激光复合处理组则含量有明显增加,说明He-Ne激光对增强UV-B辐射造成的微管含量减少有明显的促进修复作用。3.对不同日龄小麦幼苗叶片的微管蛋白含量进行测定,表明8日龄小麦叶片中微管蛋白含量较多,与测定的其它日龄叶片相比差异显著,所以确定8日龄小麦幼苗为免疫荧光标记叶肉细胞微管的最佳材料。4.对照组制备的叶肉细胞原生质体表面光滑呈球形,而经增强UV-B辐射后制备的叶肉细胞原生质体则多有棒状细胞。说明增强UV-B辐射使细胞表面发生变化,通过细胞壁增厚或细胞表面蜡质含量增高而影响对小麦细胞壁的酶解作用。5.间接免疫荧光标记后发现,增强UV-B辐射使小麦叶肉细胞原生质体中网络状的微管骨架解聚而呈片段状荧光和点状荧光,微管束弥散且荧光强度减弱。而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光,此种解聚现象明显改善。说明He-Ne激光对增强UV-B辐射造成的微管解聚有修复作用。6.小麦根尖细胞中微管列阵呈现周期性变化,对照组中微管结构清晰,荧光较强,其典型排列方式主要有间期周质微管、前期的早前期带、中期和后期的纺锤体微管及后期和末期的成膜体微管。此外,在试验过程中还发现在细胞周期中存在许多微管骨架的中间过渡排列方式,表明微管在细胞分裂过程中是动态的周期性变化。7.增强UV-B辐射处理的小麦根尖细胞中,微管周期仍然存在,但其微管结构紊乱。周质微管骨架定向发生改变,由原来的垂直于细胞纵轴微管彼此平行排列的方式变为网络状排列,损伤严重的微管解聚呈片段状和点状分布;前期出现两条早前期带的异常结构;中期纺锤体微管聚集;末期成膜体弥散或缺失。8.增强UV-B辐射使小麦根尖细胞中纺锤体微管损伤、凝集成棒,有的还聚集成束,严重影响染色体与纺锤体的结合,干扰染色体的迁移,在染色体分配的关键时刻易使其聚集或丢失,这很可能导致细胞中形成落后染色体、染色体桥甚至可能使染色体像微管一样聚集成束而形成“分束分裂”细胞。此外,增强UV-B辐射还使小麦根尖细胞在分裂末期分裂异常,出现多核细胞,可能是由于预定细胞分裂的早前期带异常导致或是由控制细胞板的成膜体微管缺失引起。微管自发现以来已成为研究热点,关于增强UV-B辐射和He-Ne激光对微管的影响尚未见报道。本研究以小麦为材料,采用间接免疫荧光定位技术并结合激光共聚焦扫描显微系统,将微管蛋白含量变化与微管骨架排布变化相结合进行综合分析。以小麦叶肉细胞原生质体这种特殊材料进行免疫荧光标记,旨在探明增强UV-B辐射和He-Ne激光处理对其微管骨架动态以及分布格局变化的影响,并初步探讨微管骨架在植物对增强UV-B辐射防御机制中的作用。增强UV-B辐射会使小麦根尖体细胞中产生一种特殊的分裂方式----“分束分裂”,其细胞中的染色体“束”主要呈两极分布,每极上“束”的数和量不同,从各束染色体数量看,每一束所含的染色体数均少于正常体细胞。本文以小麦根尖为材料,研究增强UV-B辐射对微管周期的影响,旨在为进一步探明微管骨架与“分束分裂”产生的关系,同时为研究异常有丝分裂发生的机理及增强UV-B辐射的生物学效应奠定基础。本文从细胞水平研究增强UV-B辐射和He-Ne激光对微管的影响具有重要意义,为农业、林业生产实践提供可靠的理论依据,同时为微管在分子水平上的研究奠定基础。

全文目录

摘要  3-7
Abstract  7-15
1 前言  15-27
  1.1 增强UV-B 辐射对植物的生物学效应  16-19
    1.1.1 增强UV-B 辐射对植物生长发育的影响  16-17
    1.1.2 增强UV-B 辐射对植物生理代谢的影响  17-18
    1.1.3 增强UV-B 辐射对植物遗传物质的影响  18-19
  1.2 激光的生物学效应  19-22
    1.2.1 激光的类型及作用机制  19-20
    1.2.2 激光对植物的影响  20-21
    1.2.3 激关生物技术  21-22
  1.3 植物微管骨架  22-26
    1.3.1 植物微管的研究概况  22-23
    1.3.2 微管的结构和功能  23-24
    1.3.3 微管骨架的调控因素  24-25
    1.3.4 植物微管的研究方法  25-26
  1.4 本研究的意义及主要内容  26-27
2 材料与方法  27-33
  2.1 材料  27
  2.2 材料培养  27
  2.3 处理设置  27-28
    2.3.1 UV-B 处理  27
    2.3.2 He-Ne 激光辐照  27-28
  2.4 微管蛋白的提取  28
  2.5 SDS-PAGE 对微管蛋白的鉴定  28-29
  2.6 微管蛋白含量的测定  29
    2.6.1 标准曲线的制作  29
    2.6.2 微管蛋白含量的测定  29
  2.7 原生质体的制备  29-30
  2.8 原生质体活力检测  30
  2.9 免疫荧光标记  30
    2.9.1 叶肉细胞原生质体的免疫荧光标记  30
    2.9.2 小麦根尖细胞的免疫荧光标记  30
  2.10 数据处理与图像采集  30-33
3 结果与分析  33-41
  3.1 小麦幼苗微管蛋白的鉴定  33
  3.2 增强UV-B 辐射和He-Ne 激光对小麦微管蛋白含量的影响  33-36
    3.2.1 对小麦叶片微管蛋白含量的影响  33-35
    3.2.2 对小麦根中微管蛋白含量的影响  35-36
  3.3 不同日龄小麦幼苗叶片微管蛋白含量变化  36
  3.4 原生质体的制备与活力测定  36-37
  3.5 增强UV-B 辐射对原生质体的影响  37
  3.6 增强UV-B 辐射和He-Ne 激光对原生质体微管骨架的影响  37-38
  3.7 小麦根尖细胞的微管周期变化  38-39
  3.8 增强UV-B 辐射对小麦根尖细胞微管骨架的影响  39
  3.9 微管骨架与“分束分裂”的关系  39
  3.10 异常微管结构的统计分析  39-41
4 讨论  41-47
  4.1 增强UV-B 辐射和He-Ne 激光对小麦微管蛋白的影响  41-42
  4.2 小麦原生质体的制备条件及其优点  42
  4.3 增强UV-B 辐射对小麦制备原生质体的影响  42-43
  4.4 增强UV-B 辐射和He-Ne 激光对小麦原生质体微管骨架的影响  43-44
  4.5 增强UV-B 辐射对小麦根尖细胞微管分布的影响  44-47
5 结论  47-49
致谢  49-51
参考文献  51-61
图版及图版说明  61-65
附录  65

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗微管蛋白及微管骨架的影响

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