向日葵（Helianthus annuus L.）种质资源相关的基础研究

论文摘要

向日葵原产自北美,通过人工培育,形成了具有不同遗传多态性的品种,是一种集观赏、药用、食用、油用于一体,经济价值很高的资源植物。前人已经利用传统育种、辐射育种以及现代生物技术手段对向日葵种质资源的开发和保护进行了深入研究,这也加速了向日葵新品种的选育。随着离子注入等新型辐射方式的出现,离子注入对向日葵的诱变育种研究逐渐成为向日葵新品种选育的一个新增长点。另外,作为世界四大油料作物之一,向日葵种子老化问题一直存在于向日葵种质资源保存过程。向日葵种子作为向日葵的主要物质储存库,除了含有丰富的油、脂肪酸外,还含有丰富的维生素E资源。提高向日葵种子维生素E含量可以延长向日葵种子保存时间,也可以提高向日葵的经济价值。本文以向日葵种子为实验材料,分别用蛋白质组学的方法和生理方法对N+注入后向日葵种子、人工衰老向日葵种子以及向日葵种子成熟过程中维生素E代谢进行了初步分析。对N+注入后向日葵种子蛋白质组变异研究发现,对照种子蛋白中的No.29特异蛋白与MADS盒转录因子HAM59有23.48%的匹配率;处理种子中的No.279特异蛋白与亮氨酸拉链蛋白的同源蛋白HAHB-4有23.20%的匹配率。说明离子注入能引起向日葵种胚蛋白质组水平上的变异,以期对离子注入的诱变机制进行初步探讨,为进一步探讨离子注入对于DNA及蛋白质的是否存在诱变热点提供一些初步的证据。种子在高温和高含水量情况下曝露数天诱发的加速衰老比一般衰老引起更多的生化分解;另一方面,在长期贮存条件下的低温贮存环境和种子低含水量可能使种子处于玻璃态。种子胞质的极高粘度和低分子运动能够阻止或抑制很多有害过程。尽管种子衰老的生理机制已有大量研究,但衰老过程中的主要过程和相互作用仍未完全清楚。本文报道向日葵种子在较宽范围的含水量和温度条件下的脂过氧化、非酶蛋白糖基化对种子衰老的影响;同时,对种子玻璃态在长期贮存中对生化分解的阻滞作用并由此延长种子存活力也进行了探讨;与此同时我们借用蛋白质组学手段对加速老化的向日葵种子进行蛋白质组变异分析,结果发现随着老化程度的加深,出现部分蛋白含量随之增加,同时老化速率随之下降。通过质谱鉴定发现其中两个蛋白分别与resistance gene analog NBS4和NBS5具有一定的同源性。因此我们推测,在加速老化过程中,亦可出现一些延缓老化的蛋

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• +离子注入引起的向日葵蛋白质组的变异研究初报'>第一章 N⁺离子注入引起的向日葵蛋白质组的变异研究初报
• 1.1 低能离子的生物学效应及应用
• 1.1.1 低能离子的可能诱变机理
• 1.1.2 低能离子对植物材料的穿透作用
• 1.1.3 低能离子对植物的诱变效应
• 1.1.3.1 表型效应
• 1.1.3.2 生理学和细胞学效应
• 1.1.3.3 遗传效应
• 1.1.4 离子束生物技术在植物学上的应用
• 1.1.4.1 离子注入应用于植物育种
• 1.1.4.2 离子注入应用于植物组织的遗传转化
• 1.1.4.3 离子注入应用于植物基因工程
• 1.1.5 离子注入目前面临的问题
• 1.1.6 本研究的研究目标以及意义
• 1.2 蛋白质组学及其研究进展
• 1.2.1 蛋白质组及蛋白质组学的含义
• 1.2.2 蛋白质组学研究技术
• 1.2.2.1 蛋白质组学研究技术的核心－双向电泳
• 1.2.2.2 蛋白质组学的支柱---鉴定技术
• 1.2.2.3 蛋白质组学研究的数据处理－生物信息学
• 1.3 材料与方法
• 1.3.1 实验材料与方法
• 1.3.1.1 向日葵的N+离子束辐照处理
• 1.3.1.2 向日葵种子蛋白质提取
• 1.3.1.3 双向电泳
• 1.4 结果与分析
• 1.4.1 实验结果
• 1.4.1.1 离子注入对向日葵种子蛋白质组成的影响
• 1.4.1.2 MALDI-TOF MS 分析鉴定特异蛋白质
• 1.4.2 结果讨论
• 第二章向日葵种子不同老化条件下衰老机制研究
• 2.1 向日葵种子在不同贮存条件下的衰老机制研究
• 2.1.1 材料和方法
• 2.1.1.1 种子处理和贮存
• 2.1.1.2 萌发实验
• 2.1.1.3 种子贮存中生化分解和代谢物的测定
• 2.1.1.4 胚轴玻璃态转换测定
• 2.1.2 结果与分析
• 2.1.2.1 含水量对种子萌发力损失和生化分解的影响
• 2.1.2.2 温度对种子萌发力损失和生化分解的影响
• 2.1.2.3 种子萌发力损失和Maillard 产物累积的关系
• 2.1.2.4 玻璃态对种子贮存中生化分解的作用
• 2.1.3 讨论
• 2.1.3.1 种子衰老通路和Maillard 反应
• 2.1.3.2 不同贮存条件下的主要生化反应
• 2.1.3.3 衰老机制取决于种子玻璃态转换
• 2.2 向日葵种子老化过程中蛋白质组学研究
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.1.1 向日葵种子加速老化
• 2.2.1.2 萌发试验
• 2.2.1.3 蛋白质提取
• 2.2.1.4 双向电泳以及图像分析
• 2.2.2 实验结果
• 2.2.2.1 加速老化后萌发率、蛋白含量以及平均萌发时间的变化
• 2.2.2.2 加速老化过程中蛋白质组的变化
• 2.2.3 讨论
• 第三章向日葵种质中维生素E评价以及高温对维生素E代谢的影响
• 3.1 植物维生素E 研究进展
• 3.1.1 维生素E 合成相关酶基因的克隆
• 3.1.1.1 植物维生素E 的合成途径
• 3.1.1.2 维生素E 合成相关酶基因的克隆
• 3.1.2 维生素E 在植物体内的作用和功能
• 3.1.2.1 维生素E 的抗氧化性或光保护机制
• 3.1.2.2 维生素E 在细胞内信号传导上的功能
• 3.1.3 展望
• 3.2 向日葵种质资源维生素E 含量及相关变量研究
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.1.1 实验材料
• 3.2.1.2 维生素E 的提取以及荧光测定
• 3.2.1.3 样品中维生素E 计算公式
• 3.2.1.4 皮壳率以及含油率的测定
• 3.2.2 结果与分析
• 3.2.2.1 样品维生素E 含量、皮壳率、含油率、百粒重测定结果
• 3.2.2.2 相关分析和油葵与食葵的比较分析
• 3.2.3 讨论
• 3.2.3.1 向日葵种质间维生素E 的评价与优良种质筛选
• 3.2.3.2 实验条件选择与优化
• 3.3 向日葵种胚发育过程中维生素E 的积累过程以及环境因素对维生素积累的影响
• 3.3.1 材料与方法
• 3.3.1.1 向日葵的种植、管理以及温度控制
• 3.3.1.2 向日葵种胚的发育
• 3.3.1.3 生育酚提取和测定
• 3.3.2 结果
• 3.3.2.1 对照条件下向日葵种胚的发育指标
• 3.3.2.2 种胚发育过程中生育酚的积累
• 3.3.2.3 短时高温对向日葵种胚生育的影响
• 3.3.2.4 短时高温对发育种胚中生育酚积累的影响
• 3.3.3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果