L-Ser诱导衰老的作用与细胞分裂素延缓衰老的机制

摘要

该文以紫萍为衰老系统,研究了L-丝氨酸在植物叶片衰老中的可能的信号作用,丝氨酸的积累与光呼吸途径的关系及其他氨基酸的关系,并进而对细胞分裂素延缓叶片衰老的机制进行了探索.对比研究了其他L型氨基酸对半叶状体和完整植株的影响,除发现L-甘氨酸的衰老诱导作用,L-天冬酰氨的条件性诱导衰老作用外,其他氨基酸都没有发现有衰老诱导作用,而且L-精氨酸在黑暗条件下,L-半胱氨酸无论在长日照还是黑暗条件下都可拮抗L-丝氨酸的诱导衰老作用.说明L-丝氨酸的衰老诱导作用是特异性的.对于L-天冬酰氨的条件性诱导衰老作用进行了进一步的研究,发现在含有(乙二胺四乙酸二钠)EDTA的培养液中,L-天冬酰氨具有促进衰老的作用,而在缺乏EDTA的情况下,L-天冬酰氨不仅具有保绿或延缓衰老的作用,而且具有协同6-BA抑制半叶状体衰老的作用.甘氨酸是丝氨酸合成的前体.通过使用酶抑制剂羟甲基氨(MOA)抑制由甘氨酸向丝氨酸的转化,表明L-甘氨酸的诱导衰老作用可能主要是通过转化为L-丝氨酸而发挥的.通过丝氨酸合成酶抑制剂MOA和甲酸对半叶状体内源丝氨酸含量的影响表明,长日照条件下丝氨酸的积累主要是通过光呼吸途径引起的,因此研究了光呼吸途径与衰老的关系以及光呼吸途径中其他相关代谢产物对半叶状体衰老的影响,发现0.5mM甲酸、乙醇酸、乙醛酸和甘氨酸的作用都小于丝氨酸的促衰老作用.研究了6-BA与L-丝氨酸之间对于半叶状体衰老的相互作用.研究结果表明,6-BA与丝氨酸之间存在拮抗作用,而且在衰老的信号途径中,丝氨酸位于6-BA作用的下游.因为在植物体内,丝氨酸:乙醛酸转氨酶(SGAT)负责丝氨酸的进一步转化,所以研究了6-BA对该酶的影响.研究结果表明在不含有6-BA的培养液中,随着半叶状体趋向衰老,伴随丝氨酸含量的增加SGAT酶总活力逐渐下降;而在含有细胞分裂素培养液中培养的半叶状体,SGAT酶总活力是在增加.用从紫萍中克隆到的编码SGAT基因的部分cDNA合成的探针做Northern杂交,结果显示光呼吸途径中SGAT基因的表达受细胞分裂素上调,受衰老下调.基于以上结果,我们推测细胞分裂素在维持光呼吸途径的正常运转中具有至关重要的作用,至少可能通过维持SGAT mRNA水平的稳定和SGAT酶的活性,促使丝氨酸的快速转化,进而延缓了衰老.这可能是细胞分裂素延缓紫萍半叶状体衰老的部分分子机制.

目录

文摘

英文文摘

第一部分前言

一叶片的衰老及其衰老机理的探索

(一)研究叶片衰老的意义

(二)衰老机理的研究

二丝氨酸与光呼吸途径

(一)丝氨酸与衰老的作用关系

(二)光呼吸的研究

三细胞分裂素

1细胞分裂素的发现与种类

2细胞分裂素的作用

3细胞分裂素延缓叶片衰老的作用机制

4细胞分裂素信号传导途径的相关研究

5苯脲脲型CTK作用机制的研究

四实验材料

五研究目的、研究内容与创新点

第二部分实验材料和实验方法

一实验材料的培养和处理

1实验材料的培养

2紫萍半叶状体的获得

3半叶状体的不同处理

4实验试剂

二实验方法

1叶绿素的提取和测定

2鲜重和干重的称取

3乙醛酸含量的测定

4 SGAT酶蛋白的提取及活性的测定

5细胞分裂素的提取、纯化、分离

6 RNA的提取和处理

7探针的制备

8总RNA的Northern杂交分析

三数据统计

第三部分结果与讨论

第一章氨基酸与衰老

第一节丝氨酸与衰老的关系

第二节SGTA酶活性的测定

第三节甘氨酸和衰老的关系

第四节天冬酰胺与衰老的关系

第五节半胱氨酸和色氨酸与衰老的关系

第二章光呼吸途径与衰老的关系

1引言

2结果与讨论

第三章细胞分裂素延缓紫萍半叶状体衰老的部分分子机制

第一节6-BA对紫萍半叶状体衰老的调节作用

第二节二苯脲延缓紫萍半叶状体衰老的作用

第四部分结论

参考文献

博士在读期间发表的文章

致谢