紫薇对SO胁迫的生理响应和紫薇属植物cpDNA多样性分析

摘要

紫薇（Lagerstroemia indica），是我国夏季重要的观花树种之一，具有花期长、花色多样等优点，同时，还具有一定的抗污染能力，能吸收一定量的SO2，但尚未有紫薇在SO2胁迫下有关生理响应的报道。本文采用简易静态熏气装置对2a生盆栽紫薇进行熏气处理，研究了不同浓度SO2对紫薇叶片膜脂过氧化、抗氧化酶活性、脯氨酸、可溶性蛋白质及叶绿素含量的影响，为研究紫薇抗污染的性能提供参考。同时，本文对紫薇属9种植物及近缘种萼距花（Cuphea hyssopifolia）共27个个体的叶绿体DNA trnG基因的内含子进行了序列测定，研究了紫薇属9种植物间和紫薇部分品种间的cpDNA序列特征、分析了各种植物之间的亲缘关系，初步探讨了紫薇属植物系统发育特征。 通过研究得出如下结果： 1．在0-19．00 mg·m-3 SO2熏气15d后，随SO2浓度增加，紫薇叶片膜透性增大，丙二醛、脯氨酸含量逐渐增加，可溶性蛋白质含量先上升后下降，叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量比对照显著降低。 2．随SO2浓度增加，紫薇叶片SOD、POD、CAT活性均呈上升趋势。SOD和CAT活性增长具有相似性，在0-14．25 mg·m-3处理期间，酶活性增长缓慢，在19 mg·m-3处理下酶活性迅速增大，SOD和CAT活性分别比对照增加了44．9％和74．37％。POD活性增长趋势与SOD和CAT有所不同，在0-14．25 mg·m-3处理期间增长较快，比对照增加了46．04％，在19 mg·m-3处理下，几乎不再增长。三种抗氧化酶活性的增长对清除体内O2-及H2O2起到重要作用，减轻了膜脂过氧化程度，提高了紫薇对SO2的抗性。 3．对CTAB法提取紫薇干燥叶片DNA进行了改进，将每2ml离心管所用干燥叶片降至0．02g，增加了一次Tris饱和酚．氯仿（1：1）、氯仿的纯化步骤，省去了RNA酶消化RNA的过程，节约了材料、药品和时间，并提出了符合要求的DNA；构建了cpDNA trnG内含子片段PCR扩增反应体系，得到长度大约为800bp的片段。 4．分析紫薇属9种植物叶绿体DNA trnG基因的内含子测序结果，发现变异位点17个，信息位点10个（不含外类群），GC含量为28．5％，含量较低。部分种之间序列一致，分别是紫薇与桂林紫薇之间、福建紫薇与南紫薇之间、大花紫薇与云南紫薇之间、毛萼紫薇与毛紫薇之间，它们之间表现出很近的亲缘关系；紫薇种内8个品种之间该片段序列亦完全一致，说明该片段不适用于紫薇品种间的分类。采自广东和云南的大花紫薇未发现遗传分化。西双紫薇变异位点较多，紫薇属种间Kimura双参数距离最大值在西双紫薇和紫薇、桂林紫薇之间，为0．017。 5．以萼距花为外类群，由最简约（MP）分析得到的严格一致树（树长82步，CI=0．9634，RI=0．9625）上，紫薇属植物分为4个分支，第一支包括紫薇的8个品种、桂林紫薇、福建紫薇和南紫薇；第二支包括南洋紫薇、毛萼紫薇和毛紫薇；第三支由大花紫薇和云南紫薇构成；第四支只有两双紫薇，说明西双紫薇与其它各种紫薇关系最远，分化最早。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 文献综述

1.1 紫薇研究进展

1.1.1 野生种质资源研究

1.1.2 品种分类研究

1.1.3 栽培与管理研究

1.1.4 抗性与引种研究

1.1.5 繁殖技术与组织培养

1.1.6 孢粉学研究

1.1.7 紫薇化学成分与生理功能研究

1.1.8 分子生物学与遗传多样性研究

1.2 SO2 对植物影响的研究

1.2.1 SO2 对植物的毒害机理研究

1.2.2 目前常用的研究方法

1.2.3 主要研究内容

1.3 叶绿体DNA(chloroplast DNA，cpDNA)序列分析及应用研究

1.3.1 叶绿体DNA结构特点及遗传方式

1.3.2 叶绿体基冈序列分析及常用片段

1.3.3 叶绿体DNA片段序列分析的应用

2 引言

3 材料与方法

3.1 紫薇对SO2 胁迫的生理响应

3.1.1 试验材料及生长条件

3.1.2 熏气装置及处理方法

3.1.3 生理指标的测定

3.1.4 数据处理

3.2 紫薇属部分种的cpDNA trnG基因内含子序列分析

3.2.1 试验材料

3.2.2 试验方法

4 结果与分析

4.1 紫薇对SO2 胁迫的生理响应

4.1.1 不同浓度SO2 处理对叶片膜脂过氧化的影响

4.1.2 不同浓度SO2 处理对叶片脯氨酸和可溶性蛋白质含量的影响

4.1.3 不同浓度SO2 处理对叶绿素含量的影响

4.1.4 不同浓度SO2 处理对叶片抗氧化酶活性的影响

4.2 紫薇属部分种的cpDNA trnG基因内含子序列分析

4.2.1 DNA提取方法改进及PCR扩增结果

4.2.2 紫薇属部分种的cpDNA trnG基因内含子序列特征

4.2.3 紫薇属植物系统发育分析

5 结论与讨论

5.1 紫薇对SO2 胁迫的生理响应

5.2 紫薇属部分种的cpDNA trnG基因内含子序列分析

5.2.1 叶片DNA提取方法的改进

5.2.2 紫薇属植物系统发育

参考文献

附录