偃麦草非质体蛋白抗冻活性的研究

论文摘要

低温是影响植物生长的一种逆境因素,也是限制植物分布的关键因子。为适应生态环境,植物会发生一系列生理变化来适应低温胁迫,产生对低温的抗性。随着人们对植物抵御低温胁迫的研究越来越深入,发现低温蛋白中的一种抗冻蛋白,对植物适应低温逆境具有重要作用。它的发现揭示了植物抵御低温的又一途径,为我们了解植物的抗冻作用原理提供了新的思路,同时也为生产实践提供了理论依据。本研究以我省极抗冻野生草坪草偃麦草为试验材料,对偃麦草不同季节非质体蛋白种类及基本性质、抗冻活性的差异进行了比较分析,寻找并鉴定偃麦草体内对抗冻起决定作用的蛋白质,以更深入的了解偃麦草优良抗性的根源,对为开发禾本科植物抗冻育种资源提供基础数据。本研究获得的主要研究结果如下:1、冬季偃麦草根茎、根颈的非质体蛋白比夏季存在差别,冬季的蛋白条带的浓度都有所增加,并在分子量39KDa位置出现一条新谱带;冬季偃麦草的叶片与夏季有较大差异,冬季偃麦草与夏季相比在分子量25、20、15 KDa位置各少一条谱带。2、冬季偃麦草的根茎非质体蛋白与根颈蛋白条带相似,但与叶片的非质体蛋白有较大差异;冬季偃麦草非质体蛋白条带丰富,条带分布表现出高度的一致性,主要条带均分布于20-60KDa的中、低分子量区。3、冬季偃麦草非质体蛋白有多种高抗冻活性的抗冻蛋白,随着蛋白浓度的增加,抗冻能力越强;夏季中以无抗冻活性的蛋白为主,只是随着蛋白浓度的增加,会出现少量的有抗冻活性的冰晶,可能与抗旱和病虫害有关。4、偃麦草非质体SDS-PAGE回收的蛋白抗冻活性鉴定表明了,夏季非质体蛋白中在分子量约为66、43、37、33、25、20、15 KDa的附近均有少量的可修饰冰晶自由生长的蛋白质存在;冬季偃麦草非质体蛋白68、46、34、28、23KDa分子量附近均有可修饰冰晶形态抗冻蛋白存在,其中68、46、28、23KDa分子量的蛋白具有较高的抗冻活性,34Kda分子量的蛋白具有较弱的抗冻活性, 39 KDa蛋白基本不具抗冻活性。5、高抗冻活性蛋白抑制冰晶生长强度大于弱抗冻活性蛋白;观察表明圆形冰晶生长速度显著高于柱形;六角形冰晶>柱形>双锥形>针状;在有生长空间的情况下,冰晶形态可在一定低温范围内维持原形状生长,超过低温限定范围冰晶生长成枝状扩散。边缘若有其他冰晶颗粒相互影响时,冰晶向基面的扩展可减慢或停止。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 抗冻蛋白研究进展
• 1.2.1 植物抗冻蛋白结构特征与表达调控
• 1.2.2 抗冻蛋白作用机理
• 1.2.3 冰晶形态与抗冻活性的关系
• 1.2.4 抗冻蛋白的研究技术
• 1.2.5 抗冻蛋白活性鉴定方法
• 1.2.6 抗冻蛋白的应用
• 1.3 非质体的研究
• 1.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳技术在蛋白质研究中的应用
• 1.5 偃麦草研究现状
• 2 材料与方法
• 2.1 研究路线
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 植物材料
• 2.2.2 试剂
• 2.2.3 试验仪器设备
• 2.3 试验内容与方法
• 2.3.1 非质体蛋白的提取与浓度测定
• 2.3.2 偃麦草不同季节根茎、根颈和叶片非质体蛋白SDS－PAGE 分析
• 2.3.3 偃麦草不同季节非质体蛋白不同浓度的活性检测
• 2.3.4 偃麦草不同季节非质体蛋白的分离与活性检测
• 3 结果与分析
• 3.1 偃麦草不同季节根茎、根颈和叶片非质体蛋白的SDS－PAGE 分析
• 3.1.1 偃麦草根茎的非质体蛋白的SDS－PAGE 分析
• 3.1.2 偃麦草根颈的非质体蛋白的SDS－PAGE 分析
• 3.1.3 偃麦草叶片的非质体蛋白的SDS－PAGE 分析
• 3.1.4 小结
• 3.2 偃麦草不同季节、不同浓度非质体蛋白的分析
• 3.2.1 冬季偃麦草不同浓度非质体蛋白质冰晶形态及抗冻活性分析
• 3.2.2 夏季偃麦草不同浓度非质体蛋白质冰晶形态及抗冻活性分析
• 3.2.3 小结
• 3.3 偃麦草不同季节非质体蛋白质的分离与活性检测
• 3.3.1 偃麦草非质体蛋白的分离及SDS-PAGE 检测
• 3.3.2 偃麦草非质体蛋白抗冻活性的观察
• 3.3.3 小结
• 3.4 偃麦草非质体蛋白提取液修饰冰晶形态的动态观察
• 3.4.1 不同形态的冰晶生长速度不同
• 3.4.2 冰晶生长受周围其他颗粒生长的限制
• 3.4.3 冰晶形状受极限温度的限制
• 3.4.4 小结
• 4 讨论
• 4.1 非质体蛋白的提取
• 4.2 抗冻能力的鉴定
• 4.3 非质体蛋白对植物抗冻性的影响
• 4.4 偃麦草抗冻能力与蛋白抗冻活性的关系
• 4.4.1 偃麦草抗冻能力与蛋白抗冻活性的关系
• 4.4.2 抗冻蛋白可能是维持偃麦草抗冻性的重要物质
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文