葡萄幼苗与果实对温度逆境的交叉适应性及其细胞学机制研究

论文题目: 葡萄幼苗与果实对温度逆境的交叉适应性及其细胞学机制研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 食品科学与工程

作者: 张俊环

导师: 黄卫东

关键词: 葡萄幼苗,葡萄果实,温度锻炼,交叉适应,细胞学机制

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 以当年生葡萄（Vitis vinifera L.cv.Jingxiu）幼苗与成熟果实为试材,从细胞水平比较研究高温锻炼诱导的耐冷性和低温锻炼诱导的抗热性及其发生机制,探讨葡萄幼苗与果实对温度逆境的交叉适应性及其细胞学机制。结果如下。利用透射电子显微镜技术对高温锻炼和低温锻炼以及0℃低温和45℃高温胁迫条件下的葡萄幼苗叶片进行了超微结构观察,38℃/10h的高温锻炼预处理和8℃/2.5d的低温锻炼预处理都对葡萄叶肉细胞结构造成了轻微的伤害,但延缓了随后的交叉胁迫条件对叶肉细胞的损伤。主要表现在叶绿体、线粒体、细胞核、质膜与液泡膜等部位。从生化水平测定了定位在质膜、液泡膜和线粒体上的ATP酶的活性,并用氯化铈沉淀的电镜细胞化学方法,定位观察了质膜ATP酶的活性,得到一致的结果:高温锻炼预处理提高了微粒体膜ATP酶的活性,并且在随后的低温胁迫条件下,保持了酶活性的稳定性;低温锻炼提高了高温胁迫下的微粒体膜ATP酶活性。对质膜H+-ATPase进行了Western-blot分析,结果表明,不同处理的质膜H+-ATPase表达量的变化都与测定的酶活性变化趋势基本相吻合。因此认为,温度锻炼所诱导的质膜H+-ATPase活性的变化部分归因于酶蛋白量的变化。 0℃低温胁迫和45℃高温胁迫进程中,幼苗叶片细胞膜系统受到严重伤害,表现为CAT、POD和SOD三种抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量明显升高,活性氧浓度增加。经过高温锻炼的幼苗,在低温胁迫期间抗氧化酶活性增强,O2产生速率和H2O2含量先上升后下降,MDA浓度和膜透性也比对照有明显降低且相对稳定;经过低温锻炼的幼苗,在高温胁迫期间,上述各项指标的变化规律与高温锻炼幼苗在低温胁迫期间的变化趋势相似。胶体金免疫电镜定位结果表明,热激蛋白HSP70主要定位在叶绿体的片层膜和淀粉粒、线粒体、细胞核的核仁和核质、以及胞质中,尤以叶绿体和细胞核中的免疫颗粒密度最大;sHSP17.6在叶肉细胞中的分布规律与HSP70相似,不同的是在淀粉粒上几乎没有sHSP17.6的分布,并且在数量上明显少于HSP70。高温锻炼可诱导葡萄幼苗叶片中HSP70和sHSP17.6的表达量的增加,并且在低温胁迫条件下一直保持比对照相对较高的水平,sHSP17.6的结果更显著;低温锻炼预处理对HSP70和sHSP17.6的表达量似乎没有影响,但可增强两种HSP在高温胁迫条件下的表达水平。Western blot检测和胶体金免疫定位都得到了一致的结果。并且证实了高温锻炼可对HSP70和HSP17.6的合成在转录和翻译两种水平上起调节作用。 38℃/10h热预处理可诱导葡萄果实对-2℃低温的适应性反应,其作用机制与高温锻炼诱导的幼苗耐冷性相似。

论文目录:

缩略语表

摘要

Abstract

第一章文献综述

1 交叉适应现象的普遍性

1.1 交叉适应在植物中普遍存在

1.2 温度逆境锻炼中的交叉适应性

2 交叉适应的可能作用机理

2.1 生理、生化机制

2.2 分子生物学基础

3 本研究的目的和意义

第二章温度逆境锻炼对温度胁迫期间葡萄幼苗叶肉细胞超微结构的影响

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.2 试验处理

1.3 电解质渗出率的测定

1.4 电镜观察

2 结果与分析

2.1 高温锻炼时间对葡萄幼苗半致死时间的的影响

2.2 低温锻炼温度对葡萄幼苗半致死时间的的影响

2.3 低温锻炼时间对葡萄幼苗半致死时间的的影响

2.4 温度逆境锻炼对葡萄叶肉细胞超微结构的影响

2.5 冷胁迫下高温锻炼对葡萄叶肉细胞超微结构的影响

2.6 热胁迫下低温锻炼对葡萄叶肉细胞超微结构的影响

3 讨论

3.1 高温锻炼可稳定冷胁迫下葡萄叶肉细胞的超微结构

3.2 低温锻炼可稳定热胁迫下葡萄叶肉细胞的超微结构

3.3 葡萄对温度逆境具有交叉适应的结构基础

第三章葡萄幼苗在温度逆境交叉适应过程中微粒体膜ATPasc的细胞化学定位及活性与数量的变化

1 材料与方法

1.1 试验材料的培养

1.2 试验处理

1.3 ATPase细胞化学定位方法

1.4 电导率的测定

1.5 微粒体的制备

1.6 蛋白质含量测定

1.7 ATPase活性测定

1.8 SDS-PAGE和Western-blot分析

2 结果与分析

2.1 温度锻炼预处理对葡萄幼苗细胞膜透性的影响

2.2 葡萄叶片微粒体膜H~+-ATPase和磷酸酶活性变化

2.3 葡萄叶片微粒体膜Ca~(2+)-ATPase的活性变化

2.4 葡萄叶片细胞中质膜H~+-ATPase的细胞化学定位与活性变化

2.5 葡萄叶片细胞中质膜Ca~(2+)-ATPase的细胞化学定位与活性变化

2.6 质膜H~+-ATPase的Western blot分析

3 讨论

3.1 温度锻炼诱导了葡萄幼苗对温度逆境的交叉适应性

3.2 温度锻炼诱导的交叉抗性与H~+-ATPase的关系

3.3 温度锻炼诱导的交叉抗性与Ca~(2+)-ATPase的关系

第四章葡萄幼苗对温度逆境交叉适应过程中活性氧的产生及抗氧化酶活性的变化

1 材料与方法

1.1 试验材料的培养

1.2 试验处理

1.3 膜透性的测定

1.4 丙二醛(MDA)含量的测定

1.5 过氧化氢酶(CAT)活性的测定

1.6 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

1.7 过氧化物酶(POD)活性的测定

1.8 超氧阴离子自由基(O_2~-)的测定

1.9 过氧化氢(H_2O_2)含量测定

2 结果与分析

2.1 高温锻炼预处理对低温胁迫下葡萄幼苗叶片膜透性和丙二醛含量的影响

2.2 高温锻炼预处理对低温胁迫下葡萄幼苗叶片超氧阴离子(O_2~-)和过氧化氢(H_2O_2)含量的影响

2.3 高温锻炼预处理对低温胁迫下葡萄幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

2.4 低温锻炼预处理对高温胁迫下葡萄幼苗叶片膜透性和MDA含量的影响

2.5 低温锻炼预处理对高温胁迫下葡萄幼苗叶片O_2~-和H_2O_2含量的影响

2.6 低温锻炼预处理对高温胁迫下葡萄幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

3 讨论

第五章葡萄幼苗叶片HSP70和sHSP17.6在温度逆境交叉适应过程中的亚细胞定位与表达量的变化

1 材料与方法

1.1 试验材料的培养

1.2 试验处理

1.3 热激蛋白的胶体金免疫电镜定位

1.4 电导率的测定

1.5 蛋白质的提取与含量测定

1.6 SDS-PAGE和Western-blot

2 结果与分析

2.1 温度锻炼预处理对葡萄幼苗细胞膜透性的影响

2.2 温度逆境胁迫下HSP70的Western-blot分析

2.3 温度逆境胁迫下sHSP17.6的Westem-blot分析

2.4 温度逆境胁迫下HSP70的亚细胞定位

2.5 温度逆境胁迫下sHSP17.6的亚细胞定位

2.6 胶体金免疫电镜定位的对照实验

2.7 高温锻炼预处理对热激蛋白表达的调控

3 讨论

3.1 温度锻炼诱导了葡萄幼苗对温度逆境的交叉适应性

3.2 温度逆境胁迫条件下热激蛋白在葡萄叶肉细胞中的分布

3.3 高温锻炼诱导葡萄幼苗的耐冷性过程中HSP70与sHSP17.6的表达变化

3.4 低温锻炼诱导葡萄幼苗的耐热性过程中HSP70与sHSP17.6的表达变化

3.5 高温锻炼对HSP70与sHSP17.6表达的调节

第六章热预处理提高葡萄(VitisviniferaLcv.Jingxiu)果实低温耐性与膜保护酶及热激蛋白诱导合成的关系

1 材料与方法

1.1 材料

1.2 热预处理和低温处理

1.3 果实圆片的mRNA转录抑制剂和蛋白质合成抑制剂处理

1.4 果皮细胞超微结构的电镜观察

1.5 抗性生理指标测定

1.6 热激蛋白的Westem-blot分析

2 结果与分析

2.1 热预处理处理对葡萄果实细胞质膜透性和膜脂过氧化的影响

2.2 热预处理维持了葡萄果皮细胞超微结构的完整

2.3 热预处理对果肉细胞膜保护酶活性的影响

2.4 热预处理处理对葡萄果实细胞HSP70和sHSP17.6合成的影响

3 讨论

3.1 热预处理可提高膜保护酶活性，减轻低温对葡萄果实细胞质膜与亚细胞结构的损伤

3.2 热预处理诱导葡萄果买细胞HSP70和sHSP17.6的表达及其抗低温能力

3.3 热预处理诱导葡萄对低温逆境的交叉适应能力

结论与推论

参考文献

致谢

个人简历

发布时间: 2005-07-18

参考文献

[1].水杨酸在葡萄高温胁迫过程中的信号作用及与蛋白质磷酸化关系的研究[D]. 郁松林.中国农业大学2004
[2].葡萄光系统Ⅱ及光合碳同化对高温强光的响应机理[D]. 孙永江.山东农业大学2016

葡萄幼苗与果实对温度逆境的交叉适应性及其细胞学机制研究

猜你喜欢