内源水杨酸改变的拟南芥突变体对盐胁迫应答的研究

摘要

土壤盐渍化是影响农业生产的一个非常重要的非生物胁迫因素，也是目前全球性的资源环境问题和生态问题。水杨酸是植物体内普遍仔在的一种酚类化合物，植物在逆境条件下产生并且积累水杨酸。如今，水杨酸作为一种植物对逆境胁迫应答的信号分子被广泛研究。
　　 本研究以拟南芥野生型(Columbia)、内源水杨酸高积累突变体snc1、水杨酸缺失的转基因植株nahG、水杨酸信号转导缺失突变体npr1-1和sid2、乙烯合成受阻突变体ein2-1以及ein2-1/npr1-1双突变体为材料，在实验窒控制条件下进行NaCl胁迫，通过对比研究，揭示内源水杨酸在植物对盐胁迫应答中可能的作用机制以及与乙烯的相互作用。将6周龄的供试植株随机分成4组，即对照组和3个处理组。处理组NaCl浓度分别设为100 mM、200 mM和300 mM，NaCl处理5天后进行生理生化指标测定。具体包括：叶片的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和过氧化物酶(peroxidase，POD)活性、脂质过氧化产物丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量、离子渗透率、叶绿素含量及叶绿素a/b值、脯氨酸含量等。并进行SOD、POD和CAT同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳，分析不同浓度盐胁迫下三者的表达差异。结果表明，盐胁迫抑制了所有供试植株的生长，造成不同程度的脱绿和失水，然而，与野生型相比，snc1突变体植株是所有供试植株中受伤害程度最高的，表现为生长迟缓、老叶变黄。SA低积累突变体nahG、sid2以及信号转导缺失突变体npr1受伤害程度相对较低，表现为生长受抑制程度较低，叶绿素含量降低较缓，只表现出一定萎蔫。与各自的对照相比，盐胁迫增加了所有水杨酸突变体的SOD和POD活性，尤其是水杨酸高积累突变体snc1植株在各个NaCl浓度胁迫下SOD和POD活性均为最大，且表型出NaCl剂量与效应关系。此外，在盐胁迫下，水杨酸与另一种植物激素乙烯存在着一定的相互作用。SOD和POD同工酶的聚丙烯酰胺凝胶电泳显示的酶活性与上述分光光度法测得的溶液中SOD和POD的活性具有良好的一致性，如snc1突变体可不同程度地诱导抗氧化酶同工酶的表达，这进一步表明该突变体受到更严重的氧化胁迫。在本实验条件下，与野生型植株相比，SA高积累突变体snc1在100 mM和200 mM的NaCl胁迫下MDA积累增加，而SA低积累突变体nahG、sid2以及信号转导缺欠突变体npr1的MDA含量在所有供试NaCl浓度胁迫下均低于野生型。细胞膜的离子渗透率与MDA的变化趋势基本一致。这些结果表明，在盐胁迫下，SA高积累加重了植株的氧化胁迫伤害，而SA含量缺失或信号转导缺失则有利于植株对盐胁迫的耐受性。脯氨酸作为一种重要的渗透调节剂也显示出各种供试植株对盐胁迫应答的差异，snc1植株的脯氨酸含量在不同浓度NaCl胁迫下均比野生型的低，而nahG、sid2以及npr1的脯氨酸含量则高于野生型，这与NaCl胁迫导致植株形态及其它生理生化指标变化趋势是一致的，表明脯氨酸在调节植物耐受盐胁迫方面起重要作用。乙烯作为一种生理功能偏负的调节剂广泛参与植物对各种逆境胁迫的调节，一般表现为积极的作用，因此乙烯缺失突变体预期不利于植株对盐胁迫的耐受，本实验结果也提供了初步的实验证据。同时，部分结果也显示乙烯与SA具有某种相互作用机制。
　　 总之，本研究表明，在NaCl胁迫下，内源SA高积累加强了植株的氧化胁迫伤害，具体表现为脂质过氧化水平增加，如MDA含量升高、膜离子渗透性增加。此外，SA高积累突变体的叶绿素含量降低、渗透物质脯氨酸含量降低，而伴随发生的是抗氧化酶活性被诱导。而内源SA含量缺失或SA信号转导缺失则有利于植株对盐胁迫的耐受性，具体表现为绝大多数供试指标都优于野生型的。因此，我们从SA高积累和SA缺失两个方面同时证明了SA的存在加强了盐胁迫对植株的伤害，据我们所知，目前还未见相同的报道。

目录

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第一章 引言

1.1 盐胁迫

1.1.1 盐胁迫对植物的伤害

1.1.2 植物耐盐机理

1.2 水杨酸

1.2.1 水杨酸的发现

1.2.2 水杨酸与植物的抗性生理

1.3 拟南芥

1.3.1 拟南芥的生物学特性

1.3.2 本研究采用的拟南芥突变体介绍

第二章 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 实验材料培养

2.2.2 盐胁迫处理

2.2.3 抗氧化酶活性的测定

2.2.4 丙二醛(MDA)含量测定

2.2.5 电导率测定

2.2.6 叶绿素含量测定

2.2.7 脯氨酸含量测定

2.2.8 蛋白质含量测定及同工酶电泳

2.2.9 各种溶液的配制

第三章 实验结果

3.1 盐胁迫对拟南芥生长的影响

3.2 盐胁迫对抗氧化酶活性的影响

3.3 SOD、POD和CAT同工酶表达

3.3.1 SOD同工酶差异分析

3.3.2 POD同工酶差异分析

3.3.3 CAT同工酶差异分析

3.4 盐胁迫对丙二醛含量的影响

3.5 盐胁迫对电导率的影响

3.6 盐胁迫对叶绿素含量的影响

3.7 盐胁迫对脯氨酸含量的影响

第四章 讨论

4.1 水杨酸参与抗氧化胁迫的调节作用

4.2 SA与Ⅲ型过氧化物酶(POD)活性

4.3 氧化胁迫伤害的几种重要指标

结论

参考文献

个人简历

致谢