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叶绿体体积和数目的改变对拟南芥抗逆性的影响

2020-12-11阅读(85)

叶绿体体积和数目的改变对拟南芥抗逆性的影响

论文摘要

叶绿体是植物细胞中具有双层被膜的细胞器,是植物体发生光合作用、进行能量转换的重要场所。胁迫生理学在近年也是众多研究领域当中的热点内容,旨在发现动植物中的耐胁迫机制,以便更好地适应多变的环境。然而目前关于叶绿体与胁迫之间的影响关系鲜有报道。本实验利用拟南芥叶绿体分裂缺陷的突变体arc6、ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2和WS、Col-0野生型为材料,研究叶绿体形态、体积和数量的改变对植物抗逆性的影响,结果如下：1、耐热方面,arc6、ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2突变体的耐热性均低于野生型,且叶绿体分裂缺陷越严重,相应植株的耐热性越低,即arc6＜ftsZ1-1＜ftsZ2-1＜ftsZ2-2。本实验对热胁迫后一系列生理指标进行了检测统计,如热激后生存率、鲜重、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、ATP含量、H202含量、热激蛋白半定量等,从多方面证实热胁迫对叶绿体分裂缺陷的突变体造成的伤害影响比野生型更大,说明叶绿体可能在植物耐热方面发挥很大作用。2、对植株耐盐性进行研究。萌发方面：突变体arc6对盐胁迫比WS野生型敏感,随着盐浓度的增大萌发率降低较多；而突变体ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2表现出很强的耐盐性,在Col-0生态型萌发率降低到20%以下时,仍保持90%左右的高萌发率。生存率方面：整体表现为野生型比突变体对盐胁迫有更强的耐受性,叶绿体分裂缺陷最严重的arc6突变体受盐胁迫影响最大,死亡率最高。3、在培养基中添加甘露醇模拟干旱环境来研究植株的耐旱情况。萌发方面：arc6突变体始终低于同浓度野生型的萌发率,说明叶绿体分裂缺陷的突变体arc6对干旱较为敏感,对干旱的耐受性低于WS；而突变体ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2同样表现出很强的耐旱性。生存率方面：arc6突变体始终低于同浓度甘露醇下WS的生存率,说明在生长方面,干旱胁迫仍对arc6突变体影响较大；ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2突变体与Col-0野生型表现较为一致,无显著差异。4、我们也探究了激素ABA对叶绿体缺失突变体萌发和生长的影响。萌发方面：arc6突变体萌发率始终低于同浓度ABA下野生型的,而ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2突变体始终高于同浓度野生型的；生存率方面：与野生型WS相比,ABA对arc6的生存率影响较大;高浓度ABA对Col-0和ftsZ1-1、ftsZ2-1、ftsZ2-2生存率均有影响,但影响差异不明显。综上可知,叶绿体在植物对抗热胁迫方面发挥重要作用,但在其它抗逆性方面的功能还不能得到一致结论。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩写表
  • 目录
  • 绪论
  • 一 文献综述
  • 1 叶绿体的研究概况
  • 1.1 叶绿体简介
  • 1.2 叶绿体的增殖与调控机制
  • 1.3 叶绿体内蛋白研究进展
  • 2 胁迫反应
  • 2.1 胁迫反应概况介绍
  • 2.2 热胁迫反应
  • 2.2.1 热胁迫反应机理
  • 2.2.2 热激蛋白的种类、结构及功能
  • 2.2.2.1 叶绿体热激蛋白
  • 2.3 低温胁迫
  • 2.4 盐胁迫
  • 2.5 干旱胁迫
  • 2.6 ABA胁迫
  • 3 实验所用突变体情况简介
  • 3.1 arc6突变体情况介绍
  • 3.2 FtsZ家族情况简介
  • 二 材料与方法
  • 1 实验材料
  • 2 实验试剂及实验仪器
  • 3 试验方法
  • 3.1 MS培养基的配制
  • 3.2 拟南芥的种植
  • 3.3 Hoagland营养液的配制（PH=5.4-5.8）
  • 3.4 拟南芥的热激处理
  • 3.5 拟南芥叶绿素含量的测定
  • 3.6 拟南芥细胞ATP含量的测定
  • 3.7 蛋白质的提取
  • 3.8 过氧化氢含量的测定
  • 2O2的DAB组织染色'>3.9 H2O2的DAB组织染色
  • 3.10 CATB法小量提取拟南芥基因组DNA
  • 3.11 PCR扩增目的片段
  • 3.12 拟南芥RNA的提取
  • 3.13 RNA浓度及纯度的鉴定
  • 3.14 两步法RT-PCR检测基因转录本的有无
  • 3.15 DNA琼脂糖电泳
  • 三 实验结果与分析
  • 1 叶绿体有缺陷的突变体热胁迫后的表型
  • 1.1 热激处理表型观察
  • 1.2 热激处理后生存率的观察统计
  • 1.3 热激处理鲜重称量
  • 1.4 热激处理叶绿素含量检测
  • 1.5 热激处理可溶性蛋白含量检测
  • 1.6 热激处理ATP含量检测
  • 2O2含量检测'>1.7 热激处理后H2O2含量检测
  • 2O2含量变化的DAB检测'>1.7.1 H2O2含量变化的DAB检测
  • 2O2含量变化的定量检测'>1.7.2 H2O2含量变化的定量检测
  • 1.8 热激蛋白半定量的测定
  • 2 叶绿体分裂缺陷的突变体在盐胁迫下的表型
  • 2.1 盐胁迫对野生型和突变体萌发的影响
  • 2.2 盐胁迫对植株生存率的影响
  • 3 叶绿体缺陷的突变体在干旱胁迫下的表型
  • 3.1 干旱胁迫对植株萌发的影响
  • 3.2 干旱胁迫对植株生长的影响
  • 4 叶绿体有缺陷的突变体在ABA处理的表型
  • 4.1 ABA对种子萌发的影响
  • 4.2 ABA对植株生长的影响
  • 四 讨论与结论
  • 1、热激后生存率、植株鲜重、叶绿素含量变化表明叶绿体分裂缺陷的突变体耐热性低于野生型
  • 2、热激处理后叶绿体分裂缺陷的突变体ATP含量降幅大于相应野生型
  • 2O2含量比相应野生型有更大程度累积'>3、热激处理导致叶绿体缺失突变体体内H2O2含量比相应野生型有更大程度累积
  • 4、热激处理后叶绿体分裂缺陷的突变体各类热激蛋白表达量均低于相应野生型
  • 5、盐胁迫处理后叶绿体分裂缺陷的arc6突变体萌发率和生存率均低于野生型;而ftsZ突变体萌发率高于野生型,生存率低于野生型
  • 6、干旱胁迫处理后叶绿体分裂缺陷的arc6突变体萌发率和生存率均低于野生型;而ftsZ突变体萌发率高于野生型,生存率与野生型无明显差异
  • 7、植物激素ABA处理后叶绿体分裂缺陷的arc6突变体萌发率和生存率均低于野生型;而ftsZ突变体萌发率高于野生型,生存率与野生型无明显差异
  • 参考文献
  • 致谢

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