5-ALA促进植物气孔开放及其作用机制的研究

摘要

气孔运动即气孔的开放与关闭，它主要是通过保卫细胞组成的气孔调节着CO2和O2的交换，也就是控制着光合作用的效率，同时通过水分散失也控制着蒸腾作用，并且影响着与蒸腾作用有关的矿质营养元素的吸收运输。介于气孔开放是CO2进入以及光合作用顺利进行的必要条件，任何影响气孔开度的因素都可能影响到光合速率，本文以拟南芥、苹果叶片为材料，研究了外源5-ALA对离体叶片下表皮保卫细胞运动及其作用机制，以期探讨5-ALA调节气孔开度的机制。主要结果如下:
　　1.以拟南芥叶片为材料，借助药剂处理、光学显微镜，研究了外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)促进气孔开放效应。结果表明，5-ALA能够促进光、暗条件下拟南芥叶片气孔开放，抑制外源ABA和暗诱导的气孔关闭，同时过量合成5-ALA的转基因植株P0和P3也能够抑制外源ABA诱导的气孔关闭。并且5-ALA处理存在一定的浓度效应，在光照和暗处理条件下0.5 mg·L-15-ALA能更有效的促进气孔开放。
　　2.以拟南芥离体叶片下表皮组织为材料，借助药剂处理、光学显微镜和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)，研究了外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)促进气孔开放的机制。结果表明，5-ALA抑制外源ABA和H2O2诱导的气孔关闭，还能逆转暗和Ca2+诱导的气孔关闭。5-ALA处理后，拟南芥叶片保卫细胞内源H2O2和Ca2+含量显著下降。这些结果喻示，5-ALA可以通过下调拟南芥叶片保卫细胞H2O2和Ca2+含量来促使气孔开放。ALA通过下调拟南芥保卫细胞H2O2和Ca2+含量介导对ABA和暗诱导的气孔关闭的抑制作用。
　　3.以‘富士’苹果离体叶片下表皮组织为材料，借助药剂处理、光学显微镜和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)，研究了外源5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)促进气孔开放效应及其可能机制。结果表明，5-ALA能够促进光、暗条件下苹果叶片气孔开放，抑制外源ABA和H2O2诱导的气孔关闭，还能逆转Ca2+诱导的气孔关闭。5-ALA处理后，苹果叶片保卫细胞内源H2O2和Ca2+含量显著下降。这些结果喻示，5-ALA可以通过下调苹果叶片保卫细胞H2O2和Ca2+含量来促使气孔开放。

目录

声明

摘要

缩略词表

引言

第一章 文献综述

1 5-氨基乙酰丙酸的研究现状

1．1 ALA的生物合成

1．2 ALA的生理作用

2 气孔运动

2．1 气孔运动

2．2 气孔基本结构及功能

2．3 气孔运动的机制

3 影响气孔运动的因素

3．1 ABA与气孔运动

3．2 光／暗与气孔运动

3．3 H2O2与气孔运动

3．4 Ca2+与气孔运动

3．5 5-ALA与气孔运动

4 本研究的目的与意义

第二章 5-ALA促进拟南芥叶片气孔开放的效应

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 拟南芥保卫细胞活性检测

1．3 叶片表皮条的制备与气孔开度观察

1．4 电镜实验处理

1．5 拟南芥表皮条实验处理

1．6 5-ALA处理完整拟南芥植株片的失水速率测定

1．7 统计分析

2 结果与分析

2．1 外源5-ALA对保卫细胞活性的影响

2．2 5-ALA促进黑暗条件下拟南芥叶片气孔开放

2．3 5-ALA抑制ABA诱导的气孔关闭

2．4 转YHem1基因对ABA诱导的气孔关闭的抑制作用

2．5 5-ALA对完整拟南芥植株失水速率的影响

3 讨论

第三章 5-ALA通过下调保卫细胞H2O2和Ca2+含量介导对ABA诱导的气孔关闭的抑制作用

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 叶片表皮条的制备与气孔开度观察

1．3 实验处理

1．4 保卫细胞H2O2含量测定

1．5 保卫细胞Ca2+含量的测定

1．6 统计分析

2 结果与分析

2．1 5-ALA通过下调保卫细胞H2O2含量抑制ABA诱导的气孔关闭

2．2 5-ALA通过下调保卫细胞Ca2+含量抑制ABA诱导的气孔关闭

2．3 5-ALA对暗处理拟南芥叶片保卫细胞H2O2含量的影响

2．4 5-ALA对暗处理拟南芥叶片保卫细胞Ca2+含量的影响

3 讨论

第四章 5-ALA促进苹果叶片气孔开放的效应

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 叶片表皮条的制备与气孑L开度观察

1．3 药剂处理

1．4 保卫细胞H2O2含量测定

1．5 保卫细胞Ca2+含量的测定

1．6 统计分析

2 结果与分析

2．1 5-ALA促进光照条件下苹果叶片气孔开放

2．2 5-ALA促进黑暗条件下苹果叶片气孔开放

2．3 5-ALA抑制ABA诱导的气孔关闭

2．4 5-ALA抑制H2O2诱导的气孔关闭

2．5 5-ALA逆转Ca2+诱导的气孔关闭

2．6 ALA对苹果叶片保卫细胞H2O2含量的影响

2．7 5-ALA对暗培养中苹果叶片保卫细胞Ca2+含量的影响

3 讨论

本文结论与创新点

参考文献

硕士期间发表文章

致谢