干旱胁迫和盐胁迫诱导的玉米CaM基因表达及其与ABA、HO的关系

摘要

干旱胁迫和盐胁迫是影响植物生长发育的的重要胁迫因子。植物激素脱落酸(abscisic acid，ABA)能参与植物对许多环境胁迫如干旱、冷害、盐害等的生理反应和分子生物学效应。干旱胁迫和盐胁迫能引起ABA的积累，最近的研究表明ABA和干旱胁迫可以引起H2O2的产生，提高CaM(calmodulin)含量和诱导CaM1基因的表达，并且CaM和H2O2的之间存在交叉谈话机制。植物中已经鉴定出大量编码CaMs家族的基因，是否所有的CaM基因都能被诱导表达，不同CaM基因表达和H2O2的产生之间的关系，以及在不同胁迫条件下CaM基因在不同组织中的表达差异等尚需进一步研究。 本研究以玉米(Zea mays L.)杂交种农大108为材料，研究了干旱胁迫以及盐胁迫下玉米三个CaM基因(CaM1，CaM2和CaM3)在叶片中转录水平的变化以及植物激素ABA、H2O2对CaM基因转录的调节情况，主要研究结果如下： 干旱胁迫处理能够诱导上述三个玉米CaM基因在叶中的表达，其中对CaM1和CaM3基因的表达影响较显著，且三个基因具有不同的表达模式，暗示不同CaM基因对干旱胁迫刺激的响应存在特异性。另一方面，外源ABA(100μM)处理也能显著诱导这三个基因的表达，而ABA合成抑制剂FLU的施用明显抑制了干旱胁迫下CaM基因表达，暗示干旱胁迫下CaM基因表达增强依赖于ABA的积累。外源H2O2(10mM)处理结果显示三个CaM基因均出现了两次表达增强的情况。采用H2O2清除剂和NADPH氧化酶抑制剂预处理发现外源ABA诱导的这三个CaM基因表达前期均不受影响，后期的表达受到了不同程度的抑制，暗示H2O2参与ABA诱导的CaM基因表达后期的调控作用，它们之间可能存在一种反馈调节机制，并且这种反馈调节在不同的CaM基因中具有普遍性。 250mMNaCl模拟的盐胁迫处理能够诱导上述三个玉米CaM基因在叶中的表达，三个基因具有相似的表达模式。另一方面，ABA合成抑制剂FLU的施用明显抑制了这种表达，暗示盐胁迫下CaM基因表达属于ABA依赖型。采用H2O2清除剂和NADPH氧化酶抑制剂预处理发现盐胁迫诱导的这三个CaM基因表达前期均不受影响，仅抑制了后期的表达，暗示H2O2参与盐胁迫诱导的CaM基因表达后期的调控作用，它们之间也存在一种反馈调节机制。 盐胁迫和干旱胁迫均能诱导玉米CaM1基因在根中的表达。干旱胁迫处理下，CaM2基因在根中几乎没有上调的趋势；而250mM NaCl处理时CaM2在根中的表达能被显著诱导。干旱胁迫处理能显著诱导CaM3基因在根中的表达；盐胁迫下CaM3基因在根中几乎不表达。CaM基因在玉米不同组织中的表达模式也不完全相同，干旱胁迫下CaM1和CaM3在根叶中表达达到高峰时的时间不同，CaM3基因在叶中的表达要比根中强；盐胁迫下CaM1和CaM2在根叶中表达达到高峰的时间也分别不同，CaM2基因在叶中的表达要强于根。上述试验结果证实玉米不同CaM基因的表达具有组织上以及对外界不同信号刺激反应的特异性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:缩略语词汇表

声明

第一章 文献综述

1干旱胁迫和盐胁迫诱导的抗氧化防护

2植物中CaM的研究进展

3结论与展望

第二章 干旱胁迫诱导的玉米叶片CaM基因表达及其与ABA、H2O2的关系

1材料与方法

2结果与分析

2.1干旱胁迫下CaM基因在玉米叶片中的转录表达

2.2干旱胁迫下ABA在激活玉米叶片CaM基因转录表达中的作用

2.3干旱胁迫下H2O2对玉米叶片CaM基因转录表达的影响

3 讨论

第三章 盐胁迫诱导的玉米叶片CaM基因表达及其与ABA、H2O2的关系

1材料与方法

2结果与分析

2.1盐胁迫下CaM基因在玉米叶片中的转录表达

2.2盐胁迫下ABA在激活玉米叶片CaM基因转录表达中的作用

2.3盐胁迫下H2O2对玉米叶片CaM基因转录表达的影响

3 讨论

第四章 干旱胁迫、盐胁迫诱导的玉米CaM基因在根中的转录表达分析

1材料与方法

2结果与分析

2.1 25%PEG干旱胁迫下CaM基因在根中的转录表达

2.2 250mM NaCl盐胁迫下CaM基因在根中的转录表达

3 讨论

第五章 全文讨论

第六章 全文结论

1研究小结

2创新之处

3存在问题

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表的论文