水分和盐胁迫下平邑甜茶根系细胞程序性死亡研究

论文摘要

本文以当年生平邑甜茶实生苗为材料,通过20%PEG6000模拟水分胁迫、5‰NaCl和外源H2O2处理根系,利用琼脂糖凝胶电泳、TUNEL原位末端标记、吖啶橙荧光染色、caspase3/7活性检测和流式细胞仪分析等技术和方法,研究了逆境条件下根系细胞程序性死亡（programmed cell death, PCD）及处理过程中根系线粒体特性的变化及其在根细胞程序性死亡中作用,并且探讨了钙离子对此过程的影响。结果表明:20%PEG6000和5‰NaCl处理能够诱导平邑甜茶根系发生细胞程序性死亡;水分和盐胁迫下线粒体膜通透性（MPT）增大、膜电位下降（△?m）、H2O2含量升高、细胞色素C（cytochrome c, Cyt c）含量下降,这些是导致细胞程序性死亡的重要原因。利用TUNEL原位检测法证实根细胞中出现了3’-OH末端DNA片段,还检测到根系中caspase3/7的活性在细胞程序性死亡大量发生阶段急剧升高。在水分和盐胁迫过程中,随着处理时间的延长,MPT不断增大、△?m下降、H2O2含量升高、Cyt c含量下降,而且它们的变化紧密联系。同时观察到,根系线粒体O2˙ˉ产生速率和H2O2含量的变化在这两种胁迫中存在差异,水分胁迫下二者呈先缓慢升高后快速升高规律变化,而盐胁迫下二者是先下降后快速升高。外源H2O2能够诱导平邑甜茶根细胞发生程序性死亡,线粒体膜通透性特异性抑制剂降低根系caspase3/7活性和根细胞的凋亡率。用外源H2O2处理平邑甜茶根系处理20min时MPT和△?m均已经发生变化,但此时并没有检测到细胞程序性死亡典型特征出现,而到处理60min时才检测到DNA Ladder和TUNEL阳性反应斑点,用流式细胞仪也检测到细胞凋亡峰。线粒体膜通透性特异性抑制剂（环孢菌素A）试验显示,环孢菌素A不能够完全抑制MPT的增加、△?m的下降、H2O2含量的升高和Cyt c的释放,但能够在一定程度上降低根细胞的凋亡率,这表明在根细胞程序性死亡过程中,线粒体变化是一个早于核苷酸特异性剪切的上游事件,MPT等对根细胞程序性死亡具有重要的调节作用。水分和盐胁迫通过H2O2诱导根细胞程序性死亡,钙离子参与了H2O2对根细胞程序性死亡的诱导。与只用H2O2处理的结果相比,低浓度的钙离子（15mmol/L和30mmol/LCaCl2）能够降低MPT和H2O2的含量,而且15mmol/L CaCl2的效果好于30mmol/LCaCl2;高浓度的钙离子（50mmol/LCaCl2）加速了MPT的增加和H2O2含量的升高,钙离子螯合剂EGTA（15mmol/L）和钙调素抑制剂CPZ（10μmol/L）同样对MPT

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 1. 引言
• 1.1 果树水分和盐胁迫研究进展
• 1.2 植物细胞程序性死亡研究进展
• 1.3 植物生长发育过程中的PCD
• 1.4 植物细胞内与PCD 相关的效应因子
• 1.5 植物PCD 的生物学意义
• 1.6 本研究的目的和意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 试验处理
• 2.2.1 水分胁迫处理
• 2.2.2 盐胁迫处理
• 2.2.3 外源过氧化氢对根系细胞死亡的诱导
• 2.2.4 线粒体在根细胞死亡过程中的作用
• 2+对过氧化氢诱导根系死亡的作用'>2.2.5 Ca²⁺对过氧化氢诱导根系死亡的作用
• 2.3 方法
• 3. 结果与分析
• 3.1 水分和盐胁迫对平邑甜茶根系活力和活性氧产生的影响
• 3.2 水分和盐胁迫下平邑甜茶根系细胞程序性死亡特征
• 3.3 外源过氧化氢对平邑甜茶根系PCD 的诱导
• 3.4 水分和盐胁迫下平邑甜茶根系线粒体特性变化
• 2O₂ 含量变化'>3.4.1 水分和盐胁迫下根系线粒体H₂O₂含量变化
• 3.4.2 水分和盐胁迫下根系线粒体膜电位变化
• 3.4.3 水分和盐胁迫下根系线粒体细胞色素c/a 变化
• 3.5 过氧化氢处理后平邑甜茶根系线粒体特性变化
• 3.5.1 过氧化氢处理后根系线粒体膜通透性变化
• 3.5.2 过氧化氢处理后根系线粒体膜电位变化
• 3.5.3 过氧化氢处理后根系线粒体细胞色素c/a 测定
• 3.5.4 过氧化氢处理后根系PCD 测定
• 3.6 钙在过氧化氢诱导根系PCD 过程中的作用
• 3.6.1 钙对根系线粒体中H202 含量的影响
• 3.6.2 钙对根系线粒体膜通透性的影响
• 3.6.3 根系PCD 检测
• 4. 讨论
• 4.1 细胞程序性死亡与苹果根系对逆境的适应性反应
• 4.2 活性氧与苹果根系细胞程序性死亡
• 4.3 苹果根系可检测到caspase 活性
• 4.4 逆境胁迫下根系PCD 与线粒体的关系
• 4.5 水分和盐胁迫下根系PCD 等反应的异同
• 4.6 线粒体在过氧化氢诱导根系PCD 中的作用
• 4.7 钙离子在过氧化氢诱导根系PCD 中的作用
• 5. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表和投寄论文