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血红素加氧酶/一氧化碳信号系统介导氯化钴诱导的番茄侧根发生
作 者: 张博
导 师: 沈文飚
学 校: 南京农业大学
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 氯化钴 血红素加氧酶 一氧化碳 细胞周期基因 侧根发生 番茄
分类号: S641.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
钴是植物的有益元素,作为根瘤菌中若干种酶的金属辅基,是植物固氮过程中必不可少的元素。一氧化碳(carbon monoxide, CO)由血红素加氧酶(heme oxygenase, HO, EC 1.14.99.3)催化血红素(heme)分解产生,是动物炎症反应中的重要信号分子,并介导了生长素诱导的黄瓜不定根发生过程。为了了解钴(Ⅱ)对番茄幼苗侧根发生的影响以及HO/CO系统在钴(Ⅱ)诱导的侧根发生过程中的作用,本文研究了氯化钴(CoCl2)、诱导型HO专一性抑制剂锌原卟啉(zinc ProtoporphyrinⅨ, ZnPPⅨ)、HO催化产物CO等处理对番茄侧根发生的影响及HO的变化。研究发现,CoCl2不仅能以浓度依赖方式促进番茄幼苗侧根发生,而且能以浓度依赖和时间进程方式促进番茄侧根发生区域LeHO-1/LeHO-2的转录水平、HO一1蛋白表达及HO活性。为了进一步验证CoCl2诱导的番茄侧根发生由HO/CO系统介导的实验假设,本文使用ZnPPⅨ以及CO水溶液处理番茄幼苗,并对侧根产生情况进行了分析。实验发现,200μM ZnPPⅨ能使明显抑制CoCl2诱导的侧根生成,而添加50%饱和度的CO水溶液则能使幼苗侧根数目达到CoCl2单独处理的水平。进一步研究表明,ZnPPⅨ能显著抑制CoCl2对HO蛋白表达和活性的诱导,50%饱和度的CO水溶液能消除ZnPPⅨ对HO活性的抑制,这与ZnPPⅨ和CO对CoCl2诱导的侧根发生的影响是一致的。上述结果说明HO可能介导了CoCl2诱导的番茄侧根发生,而且HO的功能可能是通过其催化产物C0实现的。进一步对CoCl2及HO/CO系统诱导番茄侧根发生的分子机理进行了研究,发现CoCl2能够不同程度上调细胞周期基因LeCYCA2;1、LeCYCA3;1、LeCYCD3;1和LeCDKA1的表达;ZnPPⅨ可以抑制CoCl2对细胞周期基因的上调,而CO则能够缓解ZnPPⅨ的抑制效果,暗示细胞周期基因与CoCl2对番茄幼苗侧根的诱导相关。综上所述,HO/CO信号系统可能通过影响细胞周期基因的表达参与CoCl2诱导的番茄幼苗侧根发生。
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全文目录
摘要 6-7ABSTRACT 7-9缩略词表 9-11第一章 文献综述 11-23 1 钴对植物和动物的影响 11-13 1.1 钴对植物的有益作用 11-12 1.2 钴对动物的有益作用 12 1.3 钴的毒性 12-13 2 侧根发生 13-20 2.1 环境因素对侧根发生的影响 13-14 2.2 侧根发生过程中的形态学变化 14-16 2.3 影响侧根发生的内源信号 16-18 2.3.1 植物激素对侧根发生的影响 16-17 2.3.2 一氧化氮和活性氧对侧根发生的影响 17-18 2.4 侧根发生的分子机理 18-20 3. HO/CO信号系统的主要功能和研究进展 20-22 3.1. HO/CO信号系统在动物中主要功能 21 3.2 HO/CO信号系统在植物中的功能和研究进展 21-22 4 本研究开展的目的和意义 22-23第二章 血红素加氧酶/一氧化碳信号系统介导氯化钴诱导的番茄侧根发生 23-39 1 材料与方法 23-26 1.1 材料培养 23 1.2 化学试剂 23 1.3 根长分析 23 1.4 根原基数目和形态学分析 23-24 1.5 CO饱和溶液的制备和处理方法 24 1.6 HO活性检测 24 1.7 HO-1的Westen-Blot分析 24 1.8 半定量RT-PCR分析 24-26 1.9 蛋白和基因的相对表达量分析 26 1.10 统计分析 26 2 结果与分析 26-34 2.1 CoCl_2以浓度依赖的方式促进番茄侧根发生 26-28 2.2 CoCl_2以时间进程方式诱导LeHO-1/LeHO-2的转录和酶活性 28-29 2.3 CoCl_2对HO活性的诱导具有浓度依赖性 29-31 2.4 CoCl_2、HO-1专一性抑制剂ZnPPIX和CO对侧根发生的影响 31-32 2.5 CoCl_2、ZnPPIX和CO对HO-1蛋白表达及酶活性的影响 32-34 2.6 CoCl_2、ZnPPIX和CO对细胞周期相关基因转录本的影响 34 3 讨论 34-39 3.1 CoCl_2对番茄幼苗侧根产生和主根生长的影响具有浓度依赖性 34-36 3.2 HO/CO信号系统参与了CoCl_2诱导的侧根发生过程 36-37 3.3 CoCl_2诱导HO的双峰现象 37-39参考文献 39-47研究生期间发表的研究论文 47-49致谢 49
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中图分类: > 农业科学 > 园艺 > 蔬菜园艺 > 茄果类 > 番茄(西红柿)
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