拟南芥根细胞壁中的果胶含量对植物抗镉胁迫的影响

论文摘要

由于人们对于生态环境、生物和人类健康问题的关心,近年来人们对植物重金属毒害及耐性的研究有了突飞猛进的进展,但是所做的研究大部分集中在植物个体、组织、细胞内部及相关的分子层面上,而对于质外体在抗重金属毒害中的作用却缺乏足够的了解。为了进一步了解质外体细胞壁在重金属毒害和耐性中的作用,本文以最为典型的重金属污染物镉（Cadmium,Cd）为研究对象,以拟南芥细胞壁组分（纤维素和果胶）突变体为材料,研究了镉处理下拟南芥的生长状况,拟南芥地上部、根和根细胞壁中镉的积累,以及镉处理下根细胞壁单糖成分的改变,此外还测定了Cd处理下拟南芥对于其他养分元素的吸收。结果表明:1、在Cd处理下,拟南芥根部的生长出现了显著的抑制,在果胶含量提高的突变体cs6354中,相对根伸长量相对其野生型有明显的改善,而果胶含量减少的突变体qual-2相对根伸长量与野生型没有差异;2、Cd处理下,cs6354根部的镉含量比野生型高50%左右,但qual-2根部的镉含量有所下降,而地上部却积累增加,植物体内Cd在根部的分布率,cs6354为25%,qual-2仅为10%,这说明低果胶含量有利于Cd向地上部分转移;3、Cd处理后提取细胞壁并测量细胞壁中的Cd含量,结果显示突变体cs6354细胞壁中的镉含量比野生型提高了15%,而在qual-2中却没有差异。无Cd处理的拟南芥细胞壁在Cd溶液中培养,10min内,cs6354吸附了93%的Cd,而其野生型的吸附率约为87%,吸附2h后,cs6354细胞壁几乎完全吸附了溶液中的Cd,这说明果胶含量较多的cs6354的细胞壁能够更快地吸附Cd;4、突变体cs6354细胞壁中果胶含量相对其野生型高20%左右,qual-2细胞壁果胶的含量相对其野生型降低了约40%;5、Cd处理导致根细胞壁中单糖组成发生了改变。胁迫下,阿拉伯糖和木糖在总糖中的比例都有了一定程度的提高,这可能是由于果胶量的减少造成的;6、Cd处理后,拟南芥根部Ca和Zn的含量都有了显著的降低,而Mg的含量并不受Cd胁迫的影响。

论文目录

• 致谢
• 缩略语表
• 摘要
• Abstract
• 第一章 植物抗重金属毒害的研究进展
• 1.1 重金属
• 1.2 重金属与生物的相互作用与影响
• 1.2.1 重金属对植物造成的伤害
• 1.2.2 植物对重金属的吸收及其耐性机制
• 1.2.2.1 固定
• 1.2.2.2 外排
• 1.2.2.3 植物螯合蛋白
• 1.2.2.4 区隔化
• 1.2.2.5 金属硫蛋白
• 1.2.2.6 胁迫蛋白
• 1.2.2.7 胁迫乙烯
• 1.2.3 超积累植物
• 1.3 细胞壁
• 1.3.1 细胞壁的组分
• 1.3.1.1 纤维素
• 1.3.1.2 半纤维素
• 1.3.1.3 果胶
• 1.4 细胞壁在植物对重金属逆境下的作用
• 1.5 问题的提出、技术路线和拟解决的问题
• 1.5.1 问题的提出
• 1.5.2 技术路线
• 1.5.3 拟解决的问题
• 第二章 拟南芥细胞壁中果胶在Cd胁迫条件下的作用
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 植物材料和培养条件
• 2.2.2 拟南芥对Cd的敏感性测定
• 2.2.3 植物体内各元素的含量
• 2.2.4 细胞壁的提取
• 2.2.5 细胞壁中的Cd含量的测定
• 2.2.6 细胞壁果胶含量的测定
• 2.2.7 细胞壁中总糖含量
• 2.2.8 细胞壁中单糖组分的测定
• 2.3 结果
• 2.3.1 拟南芥细胞壁突变体耐镉性筛选
• 2.3.2 镉在植物体内的积累
• 2.3.3 细胞壁镉的含量及细胞壁对镉的吸附
• 2.3.4 拟南芥突变体细胞壁中果胶的含量
• 2.3.5 Cd处理对细胞壁单糖成分的影响
• 2.3.6 Cd处理对其它营养阳离子吸收的影响
• 2.4 讨论
• 参考文献
• 个人信息
• 教育背景