桂花花瓣衰老过程中细胞程序性死亡特征与机制研究

摘要

桂花(Osmanthus.fragrans Lour.)是木犀科常绿花卉,起源与演化中心在我国,栽培历史悠久,为我国十大传统名花之一。桂花树姿优美,四季常绿,花开时香飘万里,集绿化、美化、香化于一体,观赏与实用兼备于一身。不仅广泛用作行道树、庭荫树、孤植树,成为很多城市的市花,而且也是著名的芳香源植物,广泛用于香料、制茶、食品、酿酒等方面,深受我国人民的喜爱。另外,桂花作为切花也有极大的开发潜力,但其花朵的寿命较短,这在很大程度上限制了桂花的观赏价值与经济价值。因此,研究花瓣的衰老机制和调控措施对开发家庭切花应用潜力与延长桂花在园林中的观赏期以及花香散发持续时期都有一定的理论和实践指导意义。
　　 本研究首先对桂花花瓣衰老过程特征进行了观测,并提出桂花单花开花至衰老的不同阶段划分标准,建立桂花花材外源药剂处理实验体系。从桂花开花至衰老不同阶段,采集树体上花瓣进行水分、膜脂过氧化程度(包括花瓣MDA含量、O2-(超氧阴离子自由基)产生速率以及SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)、APX(抗坏血酸过氧化物酶)、AsA(抗坏血酸)等抗氧化酶的活性与抗氧化物质含量)的检测、蛋白质含量与组分SDS-PAGE分析、花瓣细胞核DNA降解的TUNEL(原位末端标记法,Terminal deoxynucleotidyl transferase biotin-dUTP nick endlabeling)检测与琼脂糖凝胶电泳观察。另外还进行了花瓣组织切片的显微与超微结构的观察。并探讨了外源乙烯、Ca2+与活性氧对花瓣上述指标的影响。结果表明:
　　 1.衰老花瓣的细胞结构在花朵寿命结束时仍保持完整,维管束一直保持一定状态与功能,而表皮细胞出现明显凹陷。桂花花瓣在衰老后期可观察到细胞核凝缩、染色质凝集、边缘化等现象,凋亡促进剂喜树碱可加剧上述特征的出现。但通过琼脂糖凝胶电泳只观察到DNA发生轻微弥散状降解,未检测到以200bp及其整数倍递增的DNA片断DNA

目录

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缩略词表

第1章 前言

1.1 文献综述

1.1.1 桂花研究进展

1.1.2 细胞程序性死亡研究进展

1.1.3 植物PCD的调控机制

1.1.4 观赏植物花瓣衰老PCD研究进展

1.2 本研究的目的与意义

1.3 本文的创新之处

第2章 桂花花瓣衰老研究中的采样阶段划分与花材处理体系研究

2.1 材料与方法

2.1.1 材料

2.1.2 方法

2.2 结果与分析

2.2.1 桂花花朵的衰老特征研究与桂花开花至衰老过程的阶段划分

2.2.2 桂花花材处理方式比较

2.3 讨论与结论

2.3.1 桂花开花至衰老阶段划分

2.3.2 桂花花材处理方式确定

第3章 桂花开花至衰老过程中花瓣的细胞学变化与PCD典型特征研究

3.1 材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 桂花花瓣的基本解剖结构特点

3.2.2 桂花开花至衰老不同时期花瓣的显微结构变化

3.2.3 桂花花瓣的超微结构变化及典型PCD特征研究

3.2.4 桂花衰老花瓣DNA特异性降解研究

3.3 讨论与结论

3.3.1 桂花花瓣解剖结构与衰老的关系

3.3.2 桂花花瓣PCD典型特征研究

第4章 桂花开花至衰老过程中花瓣PCD事件研究

4.1 材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 桂花花瓣鲜重、干重与含水量变化

4.2.2 桂花花瓣MDA含量与O2-产生速率的变化

4.2.3 桂花花瓣SOD与POD活性的变化

4.2.4 桂花花瓣APX活性、AsA含量与DAsA含量的变化

4.2.5 桂花花瓣可溶性蛋白质含量与SDS-PAGE电泳图谱的变化

4.2.6 花瓣细胞核DNA断裂TUNEL检测结果

4.3 结论与讨论

4.3.1 桂花花瓣衰老PCD与水分营养代谢

4.3.2 桂花花瓣衰老PCD与膜脂过氧化

4.3.3 桂花花瓣衰老PCD与蛋白质降解

4.3.4 桂花花瓣衰老PCD与核DNA断裂

第5章 乙烯与桂花花瓣PCD的关系研究

5.1 材料与方法

5.1.1 桂花花瓣内源乙烯释放测定

5.1.2 乙烯利(ETP)与硫代硫酸银(STS)对不同桂花品种的处理

5.2 结果与分析

5.2.1 桂花开花至衰老过程中内源乙烯释放测定结果

5.2.2 ETP与STS对不同品种桂花切花外观品质与瓶插寿命的影响

5.2.3 乙烯对桂花花瓣鲜重与含水量的影响

5.2.4 乙烯对桂花花瓣MDA与O2-含量的影响

5.2.5 乙烯对桂花花瓣SOD与APX活性的影响

5.2.6 乙烯对桂花花瓣蛋白质合成与降解的影响

5.2.7 乙烯对桂花花瓣细胞核DNA断裂的影响

5.3 讨论

5.3.1 桂花对乙烯的敏感性探讨

5.3.2 乙烯与敏感型桂花品种花瓣衰老PCD的关系

第6章 Ca2+与桂花花瓣PCD的关系研究

6.1 材料与方法

6.1.1 材料

6.1.2 方法

6.2 结果与分析

6.2.1 桂花自然开花至衰老过程中花瓣Ca2+含量的变化

6.2.2 CaCl2处理对桂花切花开花级数与瓶插寿命的影响

6.2.3 Ca2+对桂花花瓣衰老PCD事件的影响

6.3 结论与讨论

第7章 活性氧与桂花花瓣PCD的关系研究

7.1 材料与方法

7.1.1 材料

7.1.2 方法

7.2 结果与分析

7.2.1 活性氧对桂花切花瓶插效应的影响

7.2.2 活性氧对桂花花瓣衰老PCD事件的影响

7.3 结论与讨论

第8章 结论与总讨论

8.1 桂花花瓣衰老PCD典型特征研究

8.2 桂花花瓣衰老过程中PCD事件的启动时间、发生顺序以及各事件的重要性分析

8.3 乙烯、Ca2+、活性氧与桂花花瓣衰老PCD的关系及其重要性分析

8.4 本研究存在的问题与展望

参考文献

图版

附录

参考文献

论文发表情况

参加国际国内学术会议情况

致谢