盐芥和拟南芥抗盐的生理生化机制研究

摘要

本论文以盐生和非盐生模式植物-盐芥和拟南芥为实验材料,测定盐胁迫下的相关指标:抗氧化物酶(SOD、POD、CAT)活性、同工酶谱、水势、量子产量以及可溶性糖含量.通过上述指标的测定与分析,研究不同发育期盐芥和拟南芥抗盐的生理生化机制,以获得盐生植物和非盐生植物在盐胁迫下的生理生化反应的基础数据,为探讨植物的耐盐机制,并根据其生理生化反应中的指标特点确定与植物抗盐的关键基因,进而为利用基因工程技术培育抗盐的农作物、开发和利用盐渍土地提供实验依据. 本论文以不同发育期的盐芥和拟南芥为实验材料,通过测定上述生理生化指标,分别对测定的指标进行了比较分析,获得以下结论: 对盐胁迫下壮苗期和抽苔期的拟南芥的抗氧化物酶活性进行测定,盐胁迫对壮苗期和抽苔期的拟南芥的抗氧化物酶活性影响不同,表明同一植物在不同的发育时期SOD、POD、CAT活性变化不同.POD不仅变化趋势一致,而且各处理下不同的发育时期活性基本相同； CAT活性变化趋势则相反； SOD在不同发育时期活性差异较大,壮苗期活性明显高于抽苔期. 对盐胁迫下24h和48h幼苗期和壮苗期的盐芥叶片的SOD、POD活性比较可以看出,不同发育时期盐芥SOD、POD活性变化不同.幼苗期的SOD、POD活性皆高于壮苗期,提示幼苗期盐芥在对盐胁迫抵抗中,SOD、POD发挥重要作用,而在壮苗期由于各种保护系统和抗逆机制比较完善,SOD、POD发挥作用效力降低. 对盐胁迫下两个不同发育期的拟南芥叶、根中同工酶谱带进行分析,POD同工酶谱带数相同,迁移率一致,说明POD同工酶在叶和根中很稳定.抽苔期和壮苗期的拟南芥SOD同工酶在叶中都有2条同工酶谱带,且具有相同的迁移率,说明不同发育期的拟南芥SOD同工酶在特定的器官中是稳定的,并且壮苗期的拟南芥SOD同工酶谱带明显亮于抽苔期的拟南芥,与所测得的SOD酶活性一致；抽苔期拟南芥根中具有3条SOD同工酶谱带,与叶片相比只有1条是相同的谱带,可见拟南芥在不同的器官中SOD同工酶表达具有特异性. 同时,对盐胁迫下幼苗期和壮苗期的盐芥POD同工酶谱带进行分析,在根中都具有3条谱带,但只有1条谱带迁移率是一致的；幼苗期盐芥根的SOD同工酶谱带数目和亮度皆高于壮苗期,与测得SOD的活性一致.可见盐芥在不同发育期,在特定的器官中POD、SOD表达活性不同.壮苗期的盐芥根SOD同工酶谱带数目是2条,叶中3条,其中有2条谱带迁移率一致,说明同一发育期的盐芥SOD同工酶具有组织器官特异性. 对盐胁迫下盐芥和拟南芥同工酶谱带的比较可以看出,盐芥的POD同工酶在特定器官中并不具有高度的稳定性和相似性,不同的发育期盐芥叶片中产生相同数目但不同种类的同工酶谱带,即盐芥在不同的发育期具有不同的同工酶谱带,推测这种方式可能是盐生植物适应环境变化的方式之一；但拟南芥POD同工酶在 . 特定器官中具有高度的稳定性和相似性,不同的发育期不同的组织器官内具有相同的谱带.两种植物的SOD同工酶在逆境下会产生特异条带,POD相对稳定,推测由于SOD首先感应在逆境下产生的AOS并作出应答,因此其基因表达的调节能力较POD强. 采用WP4水势仪和PAM-2100叶绿素荧光仪测定盐胁迫下壮苗期盐芥和拟南芥的水势和量子产量,盐胁迫下壮苗期的盐芥和拟南芥的水势和量子产量随着处理时间和盐浓度的增加而逐渐降低,且拟南芥的下降幅度大于盐芥,尤其是量子产量的变化.由所测数据表明,拟南芥在100mM NaCl下受胁迫的程度相当于盐芥在500mM NaCl所受到的胁迫. 在盐胁迫下,拟南芥可溶性糖含量随着盐浓度的增加而逐渐增加；盐芥可溶性糖含量与对照相比皆有增加,且可溶性糖含量本底水平高于拟南芥,在盐胁迫下盐芥和拟南芥中可溶性糖参与渗透调节. 研究结果提示相同发育期的盐芥和拟南芥耐盐机理不同,不同发育期的盐芥、不同发育期的拟南芥耐盐的生理生化机制也存在差异.

目录

文摘

英文文摘

第一章研究的目的及意义

第二章国内外研究现状

2.1植物耐盐机制的研究进展

2.1.1植物耐盐的生理生化机制

2.1.2植物耐盐的分子机制

2.2拟南芥耐盐机制的研究进展

2.3盐芥耐盐机制的研究进展

2.3.1盐芥的形态特征与分布

2.3.2盐芥耐盐机制的相关研究

2.4模式植物拟南芥和盐芥耐盐机制的比较

第三章材料和方法

3.1材料的培养与处理

3.1.1材料的培养

3.1.2 NaCl处理

3.2实验仪器

3.3实验方法

3.3.1酶提取液的选择

3.3.2抗氧化物酶活性的测定

3.3.3同工酶电泳与染色方法

3.3.4可溶性糖含量的测定

3.3.5水势的测定

3.3.6光合作用指标的测定

3.3.7实验数据的分析

第四章抗氧化物酶活性和同工酶谱的变化

4.1最佳酶提取缓冲液的选择

4.1.1不同提取缓冲液提取的酶活性的比较

4.1.2不同提取液对SOD同工酶影响的比较研究

4.2盐胁迫对拟南芥和盐芥抗氧化物酶活性的影响

4.2.1盐胁迫24h和48h对壮苗期拟南芥各种抗氧化物酶活性的影响

4.2.2盐胁迫24h和48h对抽苔期拟南芥各种抗氧化物酶活性的影响

4.2.3盐胁迫24h和48h对幼苗期盐芥各种抗氧化物酶活性的影响

4.2.4盐胁迫48h对壮苗期盐芥各种抗氧化物酶活性的影响

4.2.5盐胁迫下壮苗期和抽苔期拟南芥抗氧化物酶活性的比较

4.2.6盐胁迫下幼苗期和壮苗期盐芥抗氧化物酶活性的比较

4.2.7壮苗期拟南芥和盐芥在盐胁迫下抗氧化物酶活性的比较

4.3盐胁迫对拟南芥和盐芥抗氧化物酶同工酶的影响

4.3.1盐胁迫对拟南芥同工酶的影响

4.3.2盐胁迫对盐芥同工酶的影响

第五章水势和量子产量的变化

5.1水势的变化

5.1.1拟南芥水势的变化

5.1.2盐芥水势的变化

5.1.3盐芥和拟南芥水势变化比较

5.1.4不同发育期盐芥水势变化比较

5.2量子产量的变化

5.2.1拟南芥量子产量的变化

5.2.2盐芥量子产量的变化

5.2.3盐芥和拟南芥量子产量的变化比较

第六章可溶性糖含量的变化

6.1拟南芥可溶性糖含量的变化

6.2盐芥可溶性糖含量的变化

6.3不同发育期拟南芥可溶性糖含量的比较

6.4盐芥和拟南芥可溶性糖含量的变化比较

实验结论

参考文献

中央民族大学研究生学位论文作者声明

攻读学位期间发表的学术论文目录

致 谢