黄瓜、番茄叶片细胞器中活性氧代谢系统对逆境的响应机制

论文摘要

设施园艺业已成为我国现代农业中的重要组成部分。其中,作为主体的设施蔬菜发展极为迅速。然而,全球性气候变化所引起的环境恶化、季节性或突发性的自然灾害以及病原菌的侵染等不利条件,给设施蔬菜的生产带来严峻挑战。这些逆境导致蔬菜品质下降,产量降低,直接或间接地造成巨大的经济损失。因此,深入探明蔬菜作物对逆境胁迫的响应机制,提高抗逆能力,培育具有良好抗逆特性的蔬菜品种,一直是各国蔬菜科研工作者关注的研究焦点。本文以黄瓜（Cucumis sativas L.）为试材,研究和探讨了非生物胁迫（高温、MV、H2O2或亚高温）对APX和SOD同工酶、组织水平或亚细胞水平下抗氧化系统的影响;研究和探讨了生物胁迫（CMV）对光合作用、呼吸作用及相应电子传递和亚细胞水平活性氧代谢的影响。主要研究结果如下: 1.在亚高温胁迫对不同基因型黄瓜SOD同工酶及抗氧化系统影响的研究中发现,不同基因型黄瓜对亚高温胁迫呈不同的抗氧化响应。耐高温品种叶片的光合机构,质膜等具有较高的耐高温能力,亚高温下生物量未受影响表明其在胁迫条件下仍具有较强的碳同化能力,电子流更多的用于碳同化,而用于产生ROS的电子流较少。ROS（如H2O2）相对含量较低,进而表现出多数抗氧化酶活性的钝化。但高温敏感黄瓜品种则相反,产生了大量的O2-,诱导其Cu/Zn-SOD和Fe-SOD的活性的增加,而并未引起Mn-SOD的变化。并在整体上提高了抗氧化系统酶活性及AsA,GSH的氧化还原状态。同时也上调了cAPX和CAT的转录水平,结合相应酶活性的变化,表明它们是在转录水平上的调控。这些变化对有效清除ROS均起到一定的积极作用。 2.研究了非生物胁迫（高温、MV及H2O2）对黄瓜APX同工酶和抗坏血酸（AsA）再生系统的影响。结果表明,在高温、MV及H2O2这三种胁迫的整个处理阶段,胞液APX（cAPX）、叶绿体基质APX（sAPX）和微体APX（mAPX）的活性变化呈现早期短暂降低,而后逐渐升高的趋势。与sAPX在活性水平上的变化高度一致,sAPX在转录水平也是呈先下调后显著上调的趋势,表明其也是在转录水平上的调控。与之相对,叶绿体类囊体膜APX（tAPX）的活性在整个实验阶段与对照相比均无显著差异,表现出一种组成性的表达变化。在AsA再生体系（AsA-GSH循环）中,单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）和AsA的氧化还原状态

论文目录

• 缩略词表
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 植物生长与逆境胁迫
• 1.1 植物对非生物胁迫的生理响应
• 1.2 植物对病原菌侵染的防御响应
• 1.3 逆境胁迫与ROS
• 2 植物中ROS的产生、清除和作用
• 2.1 ROS的产生
• 2.2 ROS的清除
• 2.3 亚细胞水平ROS代谢的联系
• 2.4 ROS的作用
• 3 增强植物抗逆作用的途径
• 4 本论文研究的目的、内容和意义
• 第二章 亚高温胁迫对不同黄瓜品种SOD同工酶及抗氧化系统的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料培养及处理
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 亚高温胁迫对不同黄瓜品种生物量的影响
• 2^-产生速率和H₂O₂含量的影响'>2.2 亚高温胁迫对不同黄瓜品种O₂^-产生速率和H₂O₂含量的影响
• 2.3 亚高温胁迫对不同黄瓜品种总SOD及其同工酶活性的影响
• 2.4 亚高温胁迫对不同黄瓜品种AsA-GSH循环酶活性的影响
• 2.5 亚高温胁迫对不同黄瓜品种cAPX转录水平的影响
• 2.6 亚高温胁迫对不同黄瓜品种CAT活性及其转录水平的影响
• 2.7 亚高温胁迫对不同黄瓜品种AsA和GSH水平的影响
• 2.8 亚高温胁迫对不同黄瓜品种MDA的影响
• 3 讨论
• 第三章 APX同工酶和ASA再生系统对非生物胁迫的响应
• 1 材料与方法
• 1.1 材料培养及处理
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2^-和H₂O₂的影响'>2.1 非生物胁迫对黄瓜叶片Fv/Fm、O₂^-和H₂O₂的影响
• 2.2 非生物胁迫对黄瓜叶片APX同工酶活性的影响
• 2.3 非生物胁迫对黄瓜叶片sAPX转录水平的影响
• 2.4 非生物胁迫对黄瓜叶片AsA再生系统、AsA和GSH含量的影响
• 3 讨论
• 第四章 黄瓜叶片不同细胞器内抗氧化系统对MV诱导的光氧化胁迫的响应
• 1 材料与方法
• 1.1 材料培养及处理
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 细胞器的提取纯度
• 2.2 MV对黄瓜叶片光合及荧光参数的影响
• 2.3 MV对黄瓜叶片不同细胞器内抗氧化系统的影响
• 2.4 MV对黄瓜叶片不同细胞器内GLDH和AO活性的影响
• 3 讨论
• 第五章 黄瓜、番茄叶片长期侵染CMV后光合、呼吸电子传递与相应细胞器内抗氧化系统的联系
• 1 材料与方法
• 1.1 材料培养及处理
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 PR转录水平的变化
• 2.2 气体交换和叶绿素荧光参数的变化
• 2.3 呼吸速率与线粒体内电子传递的变化
• 2O₂水平的变化'>2.4 细胞器内H₂O₂水平的变化
• 2.5 细胞器内酶活性的变化
• 2.6 cDNA芯片杂交结果分析
• 3 讨论
• 第六章 结论
• 1 亚高温胁迫对黄瓜SOD同工酶的诱导
• 2 非生物胁迫对黄瓜APX同工酶的诱导
• 3 光氧化胁迫下亚细胞水平抗氧化系统的协同作用
• 4 逆境胁迫下AsA代谢途径的响应
• 5 光合、呼吸电子流分配与相应ROS代谢的平衡机制
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢