重离子辐射影响水稻抗氧化应激效应研究

摘要

本实验室前期研究表明低剂量重离子辐射能够水稻种子能引起其发育到三叶期出现生长刺激效应，并且表现为株高的显著增加，电镜观察发现其叶片线粒体数量增多。线粒体作为植物体内参与氧化应激的重要细胞器，其功能紊乱将导致活性氧的增多，产生脂质过氧化损伤，影响抗氧化酶系活性及关键蛋白的表达量的改变等。我们推测低剂量辐射引起的线粒体功能紊乱和继发型ROS的产生可能有直接关系，是产生低剂量刺激效应的可能原因。而线粒体功能紊乱随辐射后发育阶段的改变的变化情况亟需研究。为进一步研究低剂量辐射对水稻不同发育阶段的抗氧化应激的影响，本实验以粳稻日本晴作为实验材料，采用为中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速装置提供的能量为1.98GeV的12C高能离子束流(LET=30KeV/um)辐射干种子，剂量分别为0、0.1、0.2、1和2 Gy。研究不同发育阶段的水稻单株重量，抗氧化酶系活力及线粒体关键蛋白编码基因的相对表达量变化情况，分析重离子辐射后水稻不同发育阶段线粒体功能紊乱和低剂量辐射生物学效应的关系。结果发现，受到不同剂量12C重离子辐射后的水稻种子，在不同时间的重量随发育阶段的变化规律并不一致，低剂量生长刺激现象主要表现在三叶期，且三叶期抗氧化应激相关酶系以及脂质过氧化损伤比较明显。编码线粒体内关键蛋白的sdhb基因和AOX1a基因表达量随辐射剂量改变变化规律不同，较低剂量辐射对这两个基因表达量的影响持续时间更长。本论文对于线粒体功能紊乱和低剂量辐射生物学效应关系研究具有重要的理论价值。

目录

声明

摘要

引言

第1章 绪论

1．1 空间辐射生物学效应

1．1．1 空间辐射环境

1．1．2 空间重离子辐射生物学效应

1．1．3 低剂量辐射生物学效应

1．2 辐射与氧化胁迫

1．2．1 氧化胁迫概述

1．2．2 辐射产生ROS对生物体的损伤

1．2．3 氧化胁迫、基因组不稳定和DNA甲基化

1．3 线粒体与ROS

1．3．1 线粒体结构与功能

1．3．2 线粒体与ROS的关系

1．3．3 线粒体功能紊乱

1．3．4 线粒体对氧化胁迫的防御策略

1．4 本课题研究的目的和意义

第2章 材料方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验设备

2．1．2 主要试剂及酶

2．2 实验方法

2．2．1 水稻材料的重离子辐射处理

2．2．2 水稻材料的培养及取材

2．2．3 水稻材料的抗氧化应激酶及脂质过氧化物损伤测定

2．2．4 水稻材料基因的半定量RT-PCR分析

第3章 实验结果与讨论

3．1 不同剂量以及发育时期株重

3．1．1 小结

3．2 实验结果前期条件摸索

3．2．1 抗氢化酶系最佳实验条件摸索

3．2．2 半定量RT-PCR相关条件摸索

3．3 不同剂量辐射引起水稻在幼苗期(7天)的抗氧化应激效应

3．3．1 幼苗期主要抗氧化酶系变化以及脂质过氧化物含量变化分析

3．3．2 幼苗期线粒体关键分子表达量半定量分析

3．3．3 小结

3．4 不同剂量辐射引起水稻在二叶期(14天)的抗氧化应激效应

3．4．1 二叶期主要抗氧化酶系变化以及脂质过氧化物含量变化分析

3．4．2 二叶期线粒体关键分子相对表达量半定量分析

3．4．3 小结

3．5 不同剂量辐射引起水稻在三叶期(30天)的抗氧化应激效应

3．5．1 三叶期主要抗氧化酶系变化以及脂质过氧化物含量变化分析

3．5．2 三叶期线粒体关键分子表达量半定量分析

3．5．3 小结

3．6 汇总分析

3．6．1 抗氧化酶系统不同发育时期活力分析

3．6．2 线粒体关键分子不同发育时期汇总分析

结论

展望

参考文献

附录

致谢

作者简介