增强UV-B胁迫下蓝细菌NO信号的产生及其作用机理研究

论文摘要

近些年,大气污染,特别是氯氟烃（CFCs）的大量使用引起了臭氧层的破坏衰减,从而导致到达地球表面的紫外线-B（UV-B,280-320nm）辐射增强。增强UV-B辐射除了对陆生植物产生各种胁迫影响外,现已证明增强的UV-B能够穿入淡水及海洋中,对水生生物产生同样效应。增强UV-B对蓝细菌,特别是浅水水域及稻田中的蓝细菌产生很大影响。 增强UV-B可以诱导植物产生一氧化氮（NO）。作为新兴的信号分子,NO参与逆境胁迫下植物对胁迫的响应,相关研究在高等植物中比较多,但对增强UV-B胁迫下,蓝细菌细胞内NO信号的产生、传递和作用机制方面的研究目前还未见报道,因此本文以产氧蓝细菌—螺旋藻794（Spirulina platensis）为实验材料,通过不同强度UV-B胁迫及不同化学试剂处理,考察了螺旋藻细胞内NO的产生及其产生途径,研究了增强UV-B辐射下NO信号分子对螺旋藻细胞内抗氧化系统及其它代谢过程的影响,阐明了增强UV-B胁迫下蓝细菌细胞内NO的产生、产生途径及其作用机理,为进一步进行同类研究提供了科学依据。我们的实验得到如下结果: 1.通过不同强度UV-B胁迫及不同化学试剂处理,考察了螺旋藻794细胞内NO的产生及其产生途径,结果表明,增强UV-B胁迫下螺旋藻794细胞能够产生和释放NO信号分子,而且NO的产生量呈UV-B强度和胁迫时间相关性,随着UV-B强度的增大和胁迫时间的延长,NO的产生量逐渐增多。研究结果首次揭示了同高等真核生物一样,单细胞原核生物蓝细菌也对增强UV-B胁迫作出反应,产生NO信号分子,NO信号可能介导一系列生理生化过程,从而使蓝细菌对增强UV-B胁迫作出响应,这为进一步开展同类研究提供了科学依据和理论指导。 2.通过对细胞内NOS活性、NR活性、NiR活性、PAL活性及细胞中NO2和NO3含量进行测定分析,发现在增强UV-B胁迫下,螺旋藻794细胞细胞内NO的合成可通过NOS途径、NR途径、NiR途径、PAL途径产生,NR途径可能是主要途径,细胞内NO的合成不是通过单一途径完成的,而是通过多条途径,相互关联、相互制约共同完成NO的适量合成和释放,进而对UV-B胁迫作出应答。每一种酶对细胞总NO的贡献将依赖于细胞生长的时期及细胞内底物和因子的可利用性,而且可

论文目录

• 致谢
• 缩写词表
• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 增强的UV-B辐射对植物生长影响的研究进展
• 1.1 增强的UV-B辐射对植物生长及形态结构的影响
• 1.2 增强的UV-B辐射对植物叶绿体色素含量的影响
• 1.3 增强的UV-B辐射对植物光合作用及其它代谢过程的影响
• 1.4 UV-B辐射对蛋白质和DNA的影响
• 1.5 UV-B辐射对基因表达的影响
• 1.6 UV-B辐射与植物的防御性机制
• 2 增强的UV-B辐射对蓝细菌的影响
• 2.1 增强的UV-B辐射对蓝细菌生长及代谢的影响
• 2.2 蓝细菌对UV-B损伤的防护修复机制
• 3 NO信号及其传导
• 3.1 NO信号分子
• 3.2 植物内源NO的产生途径
• 3.3 NO在植物逆境生理响应中的作用
• 3.4 NO的信号传导作用
• 4 本论文的立项依据及创新性
• 第二章 增强UV-B胁迫下蓝细菌一氧化氮的产生及其产生途径的研究
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 UV-B辐射下螺旋藻细胞内一氧化氮的释放
• 2.2 增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞内释放一氧化氮的途径
• 3 讨论
• 第三章 一氧化氮对增强UV-B胁迫下蓝细菌氧化损伤的减缓作用
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 NO对增强的UV-B胁迫下螺旋藻细胞氧化损伤的减缓作用
• 2.2 NO对UV-B胁迫下螺旋藻细胞内抗氧化系统抗氧化能力的调节作用
• 3 讨论
• 第四章 一氧化氮对增强UV-B胁迫诱导的蓝细菌氮固定酶活性降低的拮抗作用
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞中固氮酶活性的变化
• 2.2 NO对增强UV-B胁迫诱导的固氮酶活性降低的影响
• 2.3 增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞中硝酸还原酶活性的变化
• 2.4 NO对增强UV-B胁迫诱导的硝酸还原酶活性增加的影响
• 3 讨论
• 第五章 增强UV-B辐射及NO对多胺和MAA产生的影响
• 1 材料与方法
• 2 结果与分析
• 2.1 增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞内多胺含量的变化
• 2.2 NO对增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞内多胺含量变化的影响
• 2.3 增强UV-B辐射下MAA生成的变化
• 2.4 NO对增强UV-B胁迫下螺旋藻细胞内MAA生成的影响
• 3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 在学期间发表和待发表的论文