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细胞膜H+-ATPase对水稻吸收铵态氮和小白菜积累硝态氮的适应

2020-12-02阅读(977)

细胞膜H+-ATPase对水稻吸收铵态氮和小白菜积累硝态氮的适应

论文摘要

水稻是典型的以吸收铵态氮（NH4+-N）作为氮源的水生作物。目前,水稻根系吸收铵态氮所引起的根际强烈酸化的适应机制尚不清楚,因此研究比较了pH 6.5和pH3.0条件下水稻根系细胞膜H+-ATPase对铵态氮营养和硝态氮（NO3--N）营养的适应差异。为此,把全硝和全铵营养液pH分别调到pH 3.0和pH 6.5。恒定pH培养4 d后,用两相法分离水稻（Oryza sativa L.“japonica”）根系细胞膜。研究结果表明:1.离体条件下,不论是铵态氮还是硝态氮营养,pH 3.0条件下培养的水稻根系细胞膜H+-ATPase的水解活性、最大初速度Vmax、米氏常数Km、H+泵活性、细胞膜对H+的通透性以及跨膜pH梯度都显著高于pH 6.5条件下培养的水稻根系。2.不同氮素营养和不同pH条件下,水稻细胞H+-ATPase对钒酸盐的敏感性不变。3.H+-ATPase多克隆抗体免疫分析发现,低pH条件下培养的水稻根系细胞膜H+-ATPase的酶浓度显著高于高pH,而不受氮素形态影响。4.在转录水平,低pH条件下培养的水稻根系细胞膜H+-ATPase基因OSA1、OSA3、OSA7、OSA8和OSA9的表达明显强于高pH。但pH改变对OSA2的表达没有影响。试验中,没有检测到OSA4、OSA5、OSA6和OSA10的PCR扩增产物。5.试验证明,水稻根系细胞膜H+-ATPase是通过增加同工酶基因表达,提高细胞H+-ATPase的水解活性和泵活性来适应根际低酸环境,这种适应性不依赖于氮素形态。小白菜一种典型的高硝酸盐累积的蔬菜。硝酸盐在小白菜体内不同组织中的积累存在显著差异,为了细胞膜H+-ATPase对这种差异的适应,用两相法分离了水培小白菜品种上海青（Brassica chinensis L.）叶柄和叶片细胞膜,并测定了与硝酸盐运输相关的质子泵的水解活性。研究结果如下:1.小白菜细胞膜纯度在90%以上。2.离体条件下,叶柄细胞膜H+-ATPase的水解活性显著高于叶片。3.叶柄H+-ATPase最佳pH值在pH 6.6,而叶片在pH值在6.4至6.6之间。并且,叶柄细胞膜上H+-ATPase的Km值显著高于叶片。4.将H+-ATPase在20℃及30℃时测定所得的Vmax代入Arrhenius方程计算后发现,叶柄H+-ATPase的活化能也高于叶片。5.Western Blot结果说明,叶柄细胞膜H+-ATPase酶浓度要显著高于叶片H+-ATPase。试验表明,硝酸盐在不同组织中的积累差异与其细胞膜H+-ATPase活性大小、Km值、活化能以及H+-ATPase的蛋白浓度都密切相关。因此,叶柄细胞膜H+-ATPase活性高很可能是增强硝酸盐吸收的一个重要原因。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩略语
  • 第一章 文献综述
  • 0 引言
  • +-ATPase分子结构、生化特性及生理功能'>1 植物细胞膜H+-ATPase分子结构、生化特性及生理功能
  • 1.1 分子结构特点
  • 1.2 生化特性
  • 1.3 生理功能
  • +-ATPase及特异性表达'>2 多基因家族编码细胞膜H+-ATPase及特异性表达
  • +-ATPase'>2.1 多基因家族编码细胞H+-ATPase
  • +-ATPase基因的细胞与组织特异性表达'>2.2 细胞膜H+-ATPase基因的细胞与组织特异性表达
  • +-ATPase矿质养分、环境因子和逆境胁迫的适应'>3 细胞膜H+-ATPase矿质养分、环境因子和逆境胁迫的适应
  • +-ATPase对矿质养分的适应'>3.1 细胞膜H+-ATPase对矿质养分的适应
  • +-ATPase对低酸环境的适应'>3.2 细胞膜H+-ATPase对低酸环境的适应
  • +-ATPase'>3.3 光照激活细胞膜H+-ATPase
  • +-ATPase对逆境胁迫的适应'>3.4 细胞膜H+-ATPase对逆境胁迫的适应
  • +-ATPase的伤害'>3.4.1 冻害对细胞膜H+-ATPase的伤害
  • +-ATPase活性升高'>3.4.2 低温促进细胞膜H+-ATPase活性升高
  • +-ATPase的伤害'>3.4.3 重金属胁迫对细胞膜H+-ATPase的伤害
  • +-ATPase对其它环境因子和逆境胁迫的响应'>3.4.4 细胞膜H+-ATPase对其它环境因子和逆境胁迫的响应
  • +-ATPase的关系'>4 水稻吸收氮素及小白菜积累硝酸盐与细胞膜H+-ATPase的关系
  • +-ATPase的关系'>4.1 水稻吸收氮素与细胞膜H+-ATPase的关系
  • +-ATPase的关系'>4.2 小白菜体内硝酸积累与细胞膜H+-ATPase的关系
  • 5 研究目的和意义
  • +-ATPase对铵态氮营养的适应'>第二章 水稻根系细胞膜H+-ATPase对铵态氮营养的适应
  • 0 引言
  • 1 材料与方法
  • 1.1 水稻培养及处理设计
  • 1.2 水稻植株全氮积累量测定
  • 1.3 细胞膜分离
  • +-ATPase水解活性测定'>1.4 细胞膜H+-ATPase水解活性测定
  • 1.5 pH梯度测定
  • +-ATPase凝胶电泳与免疫检测'>1.6 细胞膜H+-ATPase凝胶电泳与免疫检测
  • 1.7 总RNA提取与荧光实时定量PCR
  • 1.7.1 总RNA提取与第一条cDNA链的合成
  • 1.7.2 荧光实时定量PCR（Realtime-PCR）
  • 1.8 统计处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 氮素营养对水稻根系营养液pH值的影响
  • 2.2 氮素营养对水稻生长和植株全氮积累量的影响
  • 2.3 水稻根系细胞膜纯度检验
  • +-ATPase水解活性的影响'>2.4 氮素营养对水稻细胞膜H+-ATPase水解活性的影响
  • +-ATPase动力学参数的影响'>2.5 氮素营养对水稻细胞膜H+-ATPase动力学参数的影响
  • +-ATPase酶浓度的影响'>2.6 氮素营养对水稻细胞膜H+-ATPase酶浓度的影响
  • +-ATPase泵活性的影响'>2.7 氮素营养对水稻细胞膜H+-ATPase泵活性的影响
  • +-ATPase基因表达的影响'>2.8 氮素营养对水稻细胞膜H+-ATPase基因表达的影响
  • 3 讨论
  • 3.1 水稻根系细胞膜分离
  • +-ATPase对低pH的适应'>3.2 水稻根系细胞膜H+-ATPase对低pH的适应
  • +-ATPase对铵态氮营养的响应'>3.3 水稻根系细胞膜H+-ATPase对铵态氮营养的响应
  • +-ATPase对小白菜积累硝酸盐的适应'>第三章 细胞膜H+-ATPase对小白菜积累硝酸盐的适应
  • 0 引言
  • 1 材料与方法
  • 1.1 小白菜培养
  • 1.2 细胞膜分离
  • 1.3 测定指标
  • 1.3.1 硝酸盐含量测定
  • 1.3.2 蛋白含量
  • +-ATPase水解活性的测定'>1.3.3 细胞膜H+-ATPase水解活性的测定
  • 1.3.4 细胞膜蛋白凝胶电泳和免疫反应试验
  • 1.4 数据分析方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 小白菜体内硝酸盐的积累量
  • 2.2 细胞质膜纯度检验
  • +-ATPase水解活性的比较'>2.3 小白菜细胞膜H+-ATPase水解活性的比较
  • +-ATPase的Vmax与Km比较'>2.4 小白菜细胞质膜H+-ATPase的Vmax与Km比较
  • +-ATPase免疫印迹比较'>2.5 小白菜细胞膜H+-ATPase免疫印迹比较
  • 3 讨论
  • 第四章 全文结论
  • +-ATPase对铵态氮营养的适应'>1 水稻根系细胞膜H+-ATPase对铵态氮营养的适应
  • +-ATPase对小白菜体内硝酸盐积累差异的适应'>2 细胞膜H+-ATPase对小白菜体内硝酸盐积累差异的适应
  • 参考文献
  • 在读硕士期间发表和待发表论文
  • 致谢

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