杨树叶绿体APX功能分析

摘要

植物在生长发育过程中受盐碱、干旱等逆境胁迫时，细胞内会产生大量的活性氧（ROS）。ROS的过量积累会造成细胞氧化损伤，导致细胞膜脂过氧化、蛋白质和其他细胞组分受到损伤，严重时可使细胞或植物体死亡。植物能否有效清除其在逆境胁迫下产生的ROS，对提高其抗逆性至关重要。抗坏血酸过氧化物酶（ ascorbate peroxidase，APX）是一种重要的抗氧化酶，通过AsA-GSH循环参与植物体内H2O2的清除，特别是对叶绿体中H2O2的清除。叶绿体抗坏血酸过氧化物酶（chlAPX）是保护叶绿体及其它细胞组分免受H2O2毒害作用的关键酶，因此，研究chlAPX基因与植物抗逆性的关系具有十分重要的意义。本文以毛白杨为研究对象，以野生型和转正、反义chlAPX基因的毛白杨及其诱导的愈伤组织为实验材料，从组织和细胞水平上分析chlAPX基因在杨树抗逆性方面的作用。
　　本研究主要内容包括：⑴在正常条件下，与野生型杨树相比，转反义chlAPX基因植株的生根率低、生根数量少、生长周期慢；而转正义chlAPX基因植株的生根率高、生根数量多、生长周期快。⑵NaCl胁迫处理后，转反义chlAPX基因植株最早显现出受损症状。随盐胁迫时间的延长，不同转基因植株和野生型植株叶片中抗氧化酶APX、GR、SOD活性先上升后下降；非酶抗氧化剂含量下降，尤以转反义chlAPX基因植株下降更明显。同时，盐胁迫下叶绿素含量逐渐降低；光合速率及Fv/Fm持续下降，但转正义chlAPX基因植株光化学效率较高；而MDA、相对电导率、Na+含量和H2O2含量则逐渐增大。这表明，杨树可通过体内抗氧化酶保护系统缓解盐胁迫的伤害， chlAPX基因的过表达能够更有效地降低盐胁迫下活性氧的积累，对光系统有保护作用，使植株抵御盐胁迫能力更强。⑶盐胁迫下加入外源AsA，在一定程度上提高了植株的抗氧化酶活性，叶绿素降解速率、MDA含量下降，从而减轻了盐胁迫带来的伤害，膜脂过氧化程度降低，使杨树耐盐性提高。⑷外源H2O2处理条件下，无论是野生型还是不同转基因杨树的APX活性都是先升高后降低，但转正义基因植株 APX活性显著高于野生型。转正义chlAPX基因杨树的质膜损伤程度要小于野生型，而转反义chlAPX基因杨树的质膜损伤程度大于野生型。⑸100mmol·L-1 NaCl胁迫处理，光照条件下培养的愈伤组织无论是野生型还是不同转基因型的抗氧化酶活性均下降，MDA含量升高；黑暗条件下培养的愈伤组织也得出类似结果。但同一处理时间下光照培养的愈伤组织中保护酶活性高于黑暗下培养的愈伤组织。其中，转正义chlAPX愈伤的酶活高于野生型和转反义基因愈伤的酶活，并且酶活下降幅度也较小。表明chlAPX可缓解盐胁迫造成的细胞损伤。

目录

声明

第一部分 文献综述

一．活性氧

1.1 植物体内 ROS 的产生

1.2活性氧对植物的作用

1.3 植物体对活性氧的清除

二. 抗坏血酸过氧化物酶及其研究进展

2.1 APX的细胞定位及其基因家族

2.2 APX酶学特征及功能研究

2.3 叶绿体APX的抗氧化功能

2.4 APX的催化机制

2.5 APX基因的研究进展

三、论文的目的及意义

第二部分 转基因杨树对非生物胁迫的抗性分析

一、实验材料

二、实验方法

1. 实验材料处理方法

2. 生理指标的测定方法

3. 数据处理

三、结果与分析

1. 不同转基因毛白杨的表型差异分析

2. 不同转基因毛白杨在盐胁迫下的反应

3.外源AsA处理对不同转基因毛白杨的影响

4. 盐胁迫下外源AsA对不同转基因毛白杨的影响

5. 不同转基因毛白杨在外源H2O2处理下的反应

四．讨论

1.1 环境胁迫与植物活性氧代谢

1.2逆境胁迫下APX的作用

1.3叶绿体APX与植物的抗逆性

1.4叶绿体APX与植物的光破坏防御机制

第三部分 转基因杨树愈伤组织对盐胁迫的抗性分析

一．实验材料

二、实验方法

1. 胁迫处理方法

2生理指标的测定方法

三．结果与分析

1.光下培养的杨树愈伤组织在盐胁迫下的反应

2. 黑暗下培养的杨树愈伤组织在盐胁迫下的反应

四．讨论

第四部分 结论

参考文献

致谢