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外源NO对不同抗旱性小麦品种叶绿体基因psbA表达的调节

作　者: 曲小菲
导　师: 赵会杰
学　校: 河南农业大学
专　业: 植物资源学
关键词: 外源NO 小麦干旱胁迫 psbA基因差异表达
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

小麦是我国第二大粮食作物,其产量的丰欠直接影响人民生活水平和国民经济发展。然而,在生长季节小麦常常遭遇干旱胁迫,影响生长发育和产量形成。本文研究了外源NO(一氧化氮)供体SNP(硝普纳)对干旱胁迫下小麦叶片的抗氧化活性及叶绿体基因psbA表达影响,以期寻求提高小麦耐旱性的新途径,为降低干旱造成的危害和获取稳产提供理论依据。试验于河南农业大学科教园区进行,土壤为潮土,设置沙培和盆栽2组试验,以豫麦949(高产中等抗旱)、峡麦5号(抗旱性强)为材料。沙培试验于幼苗五叶期、盆栽试验于灌浆期(开花后20天)进行试验处理。以正常水处理(CK)为对照,设PEG(干旱)、PEG+NO(干旱+硝普钠)、PEG+ABA(干旱+脱落酸)三个处理,分别喷蒸馏水、SNP (0.75mmol·L-1)、ABA (0.5 mmol·L-1)48小时(h),然后进行根际干旱胁迫72 h,盆栽取旗叶、苗期取相应部位的叶片进行生理生化指标测定和RT-PCR(半定量-聚合酶链反应)试验,主要的试验结果如下1.干旱胁迫下两个不同抗旱性小麦品种的抗氧化酶活性的差异峡麦5号的SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、APX(抗坏血.酸过氧化物酶)活性、MDA(丙二醛)含量和光合色素含量都比豫麦949的高。在干旱条件下,峡麦5号的SOD、CAT和APX活性变化幅度要小于豫麦949,说明,这说明高抗品种比高产低抗品种存在较强的生理生化调节系统,这种系统使高抗品种受干旱胁迫的伤害程度小于高产低抗品种。2.外源NO对干旱胁迫下小麦抗氧化酶系统和细胞膜透性的调节与CK相比,PEG处理植株因造成渗透胁迫,O2-(氧自由基)含量增加,SOD、CAT的活性和光合色素含量降低,MDA含量、pro(脯氨酸)含量和APX活性升高。而PEG+NO处理,两个小麦品种叶片的SOD、CAT活性和光合色素含量都得到显著提高,MDA、pro含量和APX酶活性降低,说明NO对不同抗旱性两个小麦品种的抗氧化酶系统和细胞膜透性具有同样的调节作用,表明在干旱胁迫下,外源NO抑制了小麦体内自由基的产生速率,增强了麦苗的活性氧清除能力,减少O2-积累,对干旱胁迫造成的膜脂过氧化作用有明显的缓解作用。3.外源NO和ABA对干旱胁迫下小麦叶片中psbA基因表达水平的调节本实验利用聚合酶链反应(Polymerase chain reaction)对小麦叶绿体的psbA基因进行特异性扩增。峡麦5号PEG处理的叶绿体psbA基因表达量明显降低,说明干旱胁迫将导致D,蛋白合成受阻。而PEG+NO、PEG+ABA处理显著提高了峡麦5号叶绿体psbA基因在干旱胁迫下的表达量,说明NO和ABA可诱导D1蛋白的大量有效合成,增强植物光合机构的抗逆能力。而豫麦949所有处理的叶绿体psbA基因的表达量没有明显变化,推测与生育前期受自然干旱灾害的影响有关。上述研究结果表明,干旱胁迫时,膜质过氧化程度升高,细胞膜透性被破坏,叶绿素含量及光合酶活性下降,导致D1蛋白合成受阻,同时干旱使RNA酶活性增加,与psbA基因转录相关的转录因子和结合蛋白受到不同程度的破坏及其构象改变,导致psbA基因表达量降低。而NO和ABA处理可以有效缓解膜脂过氧化程度,保护细胞膜透性,提高干旱胁迫下叶绿素含量,提高叶绿体psbA基因的表达水平,诱导D1蛋白合成,增强植物抗逆能力。

全文目录

致谢  4-7
摘要  7-9
1 文献综述  9-16
  1.1 干旱对植物的破坏作用  10
  1.2 干旱对小麦主要生理生化过程的影响  10
  1.3 干旱对小麦生长发育、产量和籽粒品质的影响  10
  1.4 干旱影响叶绿体psbA基因转录水平的机理  10-13
    1.4.1 光合机构PSⅡ的结构和功能  10-12
    1.4.2 D1蛋白的结构和功能  12-13
    1.4.3 psbA基因的结构和功能  13
  1.5 NO生理效应研究  13-14
    1.5.1 对细胞保护酶的作用  14
    1.5.2 对膜脂过氧化程度的影响  14
    1.5.3 对脯氨酸含量的影响  14
  1.6 ABA生理效应机制  14-16
2 引言  16-17
3 材料与方法  17-24
  3.1 试验材料与设计  17
    3.1.1 沙培试验  17
    3.1.2 盆栽试验  17
  3.2 试验仪器和试剂  17-19
    3.2.1 实验仪器  17-18
    3.2.2 实验试剂和配制  18-19
  3.3 测定的项目和方法  19-23
    3.3.1 超氧化物歧化酶(SOD)活性  19
    3.3.2 过氧化氢酶(CAT)活性  19
    3.3.3 抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD,简称APX)活性  19-20
    3.3.4 丙二醛(MDA)含量  20
    3.3.5 叶绿素含量  20
    3.3.6 脯氨酸(Pro)含量  20
    3.3.8 半定量RT-PCR分析  20-23
      3.3.8.1 去除总RNA中的基因组DNA  20-21
      3.3.8.2 RNA浓度测定  21
      3.3.8.3 RT-PCR逆转录反应  21
      3.3.8.4 内参的调整  21-22
      3.3.8.5 目的基因PCR扩增反应  22-23
  3.4 数据处理  23-24
4 结果与分析  24-32
  4.1 干旱胁迫下不同小麦品种叶片抗氧化氧化酶活性变化及外源NO的影响  24-27
    4.1.1 干旱胁迫下不同小麦品种叶片的SOD、CAT活性变化及外源NO的影响  24-25
    4.1.2 干旱胁迫下不同小麦品种叶片APX活性变化及外源NO的影响  25
    4.1.3 干旱胁迫下不同小麦品种叶片的MDA含量变化及外源NO的影响  25-26
    4.1.4 干旱胁迫下不同小麦品种叶片的叶绿素含量变化及外源NO的影响  26-27
  4.2 NO和ABA对干旱胁迫下不同小麦品种叶绿体基因psbA表达的调节  27-32
    4.2.1 两种抗旱性小麦品种旗叶总RNA的提取结果  27-28
    4.2.2 两种抗旱性小麦品种旗叶psbA基因的表达差异  28-32
5 结论与讨论  32-34
  5.1 两个小麦品种抗氧化酶系统对干旱胁迫的响应及NO对其的调节作用  32
  5.2 两个小麦品种叶绿体psbA基因对干旱胁迫的响应及NO、ABA对其的调节  32-34
参考文献  34-38
英文摘要  38-40

外源NO对不同抗旱性小麦品种叶绿体基因psbA表达的调节

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