铜处理对不结球白菜Vc代谢相关酶活性及GalLDH基因表达的影响

摘要

L-半乳糖-1，4-内酯脱氢酶( GalLDH)是催化植物体内抗坏血酸生物合成最后一步的关键酶。本实验研究了正常生长条件下和Cu胁迫条件下Vc合成代谢过程相关酶的变化，并为利用基因工程提高抗坏血酸含量，增加不结球白菜的营养价值，提高其对环境胁迫的适应能力奠定基础。 1.通过测定不结球白菜品种(‘常州乌塌菜’、‘矮脚黄’和‘二青’)生长过程中维生素C( AsA)含量、L.半乳糖酸-1，4-内酯脱氢酶(GalLDH)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶( APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性，发现AsA含量的积累呈先升高后下降的模式，且‘常州乌塌菜’中的AsA含量显著高于‘矮脚黄’和‘二青’。GalLDH活性与AsA含量变化趋势基本一致，且3个品种中GaILDH活性与AsA积累之间呈极显著的正相关关系。AAO和APX活性的变化趋势则与AsA含量变化趋势相反，而‘常州乌塌菜’中AAO活性显著低于其它两个品种，但APX活性无显著差异。MDAR和DHAR的活性则主要表现在生长后期。结果表明，不结球白菜中AsA含量主要受GalLDH酶活性调节，伺时AsA代谢酶AAO也对AsA积累起到了重要作用，而MDAR、DHAR酶活性对AsA积累的作用主要在生长后期。 2.在10μM CuSO4胁迫下，对不结球白菜生物量、AsA含量、AsA合成代谢相关酶L-半乳糖酸-1，4-内酯脱氢酶(GalLDH)、抗坏血酸氧化酶(AAO)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性和抗氧化酶超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化进行了研究。结果表明，Cu胁迫下两个品种中地上部和根鲜重均下降，然而与‘二青’相比，‘常州乌塌菜’中的下降量少。‘常州乌塌菜’的高耐铜性可能是由于高AsA含量，而AsA含量的升高主要是因为分解酶-AAO和APX-活性低，并且DHAR活性比‘二青’高。另一方面，与‘二青’相比，‘常州乌塌菜’中CAT和POD活性升高对耐铜性也起了很大作用。 3.在不同Cu浓度胁迫下，对不结球白菜光合作用、叶绿素荧光参数、生物量、叶绿素含量、抗氧化剂和抗氧化酶活性，以及Vc分解过程酶活性的变化进行了研究。结果表明，不结球白菜不同品种在Cu处理下有很大差异。‘常州乌塌菜，耐铜性较‘二青’强，并且叶绿素含量和Vc含量高于‘二青’.抗氧化酶和AsA分解酶也表现出类似的趋势以保护不结球白菜减少氧化胁迫。而在10μM Cu处理下不结球白菜在生物量、叶绿素含量、Vc含量以及叶绿素荧光、抗氧化酶和AsA分解酶等方面比对照表现好。 4.在75μM CuSO4胁迫下，对不结球白菜不同处理时期AsA含量进行了研究，并用实时荧光定量PCR技术研究了Cu胁迫对Vc合成关键酶GalLDH基因表达的影响。结果表明，Cu处理后，不结球白菜AsA含量上升，且高于对照。而GalLDH基因的表达随着Cu处理时间的变化而表现出极显著增加(P<0.05)，但相比对照GalLDH基因表达有下降的趋势。这表明在Cu胁迫下，不结球白菜GalLDH基因的表达并不是AsA含量的变化的主要因素，这与本实验其它部分一致。而‘常州乌塌菜’中AsA含量和GalLDH基因的表达均比‘二青’高。Southern杂交结果显示，不结球白菜GalLDH基因在不结球白菜基因组中为多拷贝。

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引 言

第一部分 文献综述 植物中抗坏血酸的研究进展

1.植物中抗坏血酸的生理功能

1.1 AsA在植物体的抗氧化系统中的作用

1.2 AsA在光合作用和光合保护中的作用

1.3 AsA在细胞壁代谢和细胞膨大中的作用

1.4 AsA对细胞分裂的影响

1.5 AsA可作为一系列重要酶反应的辅因子(Cofactor)

1.6 AsA在植物信号传递过程中起重要作用

2.植物中抗坏血酸的生物合成及代谢途径

2.1植物中抗坏血酸的生物合成途径

2.2抗坏血酸在植物细胞内的运输和代谢

2.3影响AsA积累的因素及调控措施

3植物AsA合成及代谢循环的相关酶研究进展

3.1 AsA合成相关酶

3.2 AsA代谢循环酶

4铜胁迫与植物AsA相关酶关系的研究进展

参考文献

第二部分 研究报告

第一章不结球白菜维生素C积累与相关酶活性研究

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

参考文献

第二章铜胁迫对不结球白菜生长、维生素C含量和相关酶活性的影响

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

参考文献

第三章铜胁迫对不结球白菜生长、光合作用和抗氧化酶活性的影响

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

参考文献

第四章铜胁迫对不结球白菜GalLDH基因表达的影响和Southem杂交

1.材料与方法

2.结果与分析

3.讨论

参考文献

全文结论

论文发表情况

致谢