论文题目: 高粱、玉米苗期抗旱生理与分子机制的比较研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 邵艳军
导师: 山仑,苏维埃,李广敏
关键词: 逆境胁迫,高粱,玉米,耐旱机制,质膜水孔蛋白,抗旱
文献来源: 西北农林科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 干旱是农业生产中经常遇到的主要非生物因素逆境,严重影响着农作物的产量和分布,造成农业的减产和种植区域的限制,目前解决这一问题的方法之一是改善作物抗逆品质,培育或种植优良抗旱的作物和品种。由于抗旱性状是多基因作用的结果,目前,应用现代分子和遗传等生物工程方法对农作物品种进行的较单一的基因的改良还没有带来农业生产上实质性的突破,彻底解决粮食生产中存在的问题。所以,有必要进一步搞清植物的抗旱机理。高粱抗旱性较强,是研究抗旱机理的较好的实验材料,在大田生产和科研工作中,大家公认高粱的抗旱性状好于小麦、玉米等作物。本研究在阐述、总结前人对干旱机制研究进展和高粱抗旱研究的基础上,以高粱为研究对象,以较之抗旱性差的玉米为对照,开展了植物抗旱生理机制的比较研究。并在分子水平上,在遗传背景研究较多的玉米上首先阐明质膜水孔蛋白对植物抗旱作用,在此基础上,对遗传背景研究较少的高粱的质膜水孔蛋白进行了研究,进而在分子水平上进行了二者水孔蛋白抗旱机制的比较。得到了如下主要结果: 1.通过土壤自然干旱和复水实验,初步明确了渗透调节和抗氧化等耐旱途径是高粱和玉米所共有的,只是在主要渗透调节物质和抗氧化酶上存在物种间的差异。一般情况下,高粱的渗透调节物质主要是可溶性糖和可溶性蛋白,抗氧化酶主要是CAT,玉米的渗透调节物质则主要是脯氨酸、K+,抗氧化酶主要是SOD、POD。在抵御干旱胁迫和复水修复及生理功能恢复等方面,高粱表现出了较好的抗旱能力。另外,发现在同一物种不同抗旱性品种间也存在渗透调节和抗氧化上的差异,一般抗旱品种较抗旱性差的品种渗透调节能力和抗氧化能力更强;同时,发现在不同物种间的不同抗旱性品种上存在渗透调节物质和抗氧化酶在干旱或复水时变化趋势上的一致。表明植物抗旱是个复杂交织的网络体系。实验证实了高粱比玉米具有较高的水势,初步阐明了高粱在渗透调节和抗氧化上的耐旱机制。 2.在高粱上首次进行了水孔蛋白和抗旱关系的功能研究,并进行了和玉米间的物种比较,初步阐明了高粱在水孔蛋白分子水平上的抗旱机制。实验以遗传性背景研究较清楚的玉米为参照,结合玉米幼叶向基性生长,伸长区具有低水势下生长较快的特点,以玉米幼叶为实验材料,采用RT-PCR 和Western blotting 和in situ Western 等分子实验技术,初步明确了质膜水孔蛋白在玉米幼叶伸长生长和抗旱中的作用。之后结合运用到高粱水孔蛋白的研究上,说明了质膜水孔蛋白参与了高粱幼叶伸长生长和抗旱。并对高粱、玉米质膜水孔蛋白基因和蛋白水平上的差异进行了比较,在水孔蛋白抗旱机制上对高粱的抗旱机理得到了初步结论。
论文目录:
第一篇 文献综述
一.植物抗旱机理
(一)水分胁迫与渗透调节
1.K~+与植物耐旱性
2.脯氨酸与植物耐旱性
3.甜菜碱与植物耐旱性
4.可溶性糖和可溶性蛋白与植物耐旱性
(二)水分胁迫下的活性氧伤害与植物的抗氧化防御系统
(三)胚胎发育晚期丰富表达蛋白(LEA 蛋白)
(四)植物水孔蛋白及其生理功能
1.水孔蛋白的发现
2.水孔蛋白的结构和运输水分的机理
3.水孔蛋白的分布和含量
4.水孔蛋白的分类
5.水孔蛋白的调控
6.水孔蛋白的生理功能
7.水孔蛋白的研究方法和技术
二.高粱抗旱机理研究及与玉米等作物比较
(一)形态抗性
(二)水分胁迫下的渗透调节
(三)光合作用
三.结束语
第二篇 研究论文
第一章 高粱、玉米苗期耐旱生理机制的比较研究
引言
1.材料与方法
1.1 植物材料及培养
1.2 实验处理
1.3 测定方法
1.3.1 水分胁迫下高粱、玉米苗期水分状况比较
1.3.2 水分胁迫下高粱、玉米苗期膜伤害比较
1.3.3 水分胁迫下高粱、玉米苗期渗透调节机制的比较
1.3.4 水分胁迫下高粱、玉米苗期抗氧化防御体系的比较
2.结果与分析
2.1 水分胁迫下高粱、玉米苗期水分状况及膜伤害比较
2.2 水分胁迫下高粱、玉米苗期渗透调节和抗氧化的比较
3.讨论
第二章 水孔蛋白 PIP1 在玉米幼苗叶片伸长生长和抗旱中的作用
引言
1.材料与方法
1.1 植物材料和培养
1.2 质膜水孔蛋白 PIP1 多肽抗体的制备和纯化
1.3 质膜的提取和制备
1.4 Western blotting
1.5 in situ Western
1.6 质膜 PIP1 基因兼并引物和 UBI 内标的设计和合成
1.7 RT-PCR
1.7.1 总RNA的提取
1.7.2. RNA纯度检测
1.7.3.反转录
1.7.4.PCR
1.8 水分胁迫处理
1.8.1 植物叶片伸长生长实验所用材料的水分胁迫处理
1.8.2 RT-PCR 和 Western blotting 实验所用材料的水分胁迫处理
1.9 离体实验材料的处理方法
2.结果与分析
3.讨论
第三章 水孔蛋白 PIP1 在高粱幼苗叶片伸长生长和抗旱中的作用
引言
1.材料与方法
1.1 植物材料和培养
1.2 质膜水孔蛋白 PIP1 多肽抗体的制备和纯化
1.3 质膜的提取和制备
1.4 Western blotting
1.5 质膜 PIP1 基因兼并引物和 UBI 内标的设计和合成
1.6 RT-PCR
1.6.1 总RNA 的提取
1.6.2. RNA纯度检测
1.6.3.反转录
1.6.4.PCR
1.7 水分胁迫处理
1.7.1 植物叶片伸长生长实验所用材料的水分胁迫处理
1.7.2 RT-PCR 和 Western blotting 实验所用材料的水分胁迫处理
2.结果与分析
2.1 高粱叶片 CK 和 5%PEG24h 处理伸长生长速率的测定
2.2 高粱叶片质膜中 PIP1 水孔蛋白的表达
3.讨论
第四章 高粱与玉米幼苗在水孔蛋白抗旱机制上的比较
引言
1.材料与方法
1.1 植物材料和培养
1.2 质膜水孔蛋白 PIP1 多肽抗体的制备和纯化
1.3 质膜的提取和制备
1.4 Western blotting
1.5 质膜 PIP1 基因兼并引物和 UBI 内标的设计和合成
1.6 RT-PCR
1.6.1 总RNA 的提取
1.6.2. RNA纯度检测
1.6.3.反转录
1.6.4.PCR
1.7 水分胁迫处理
1.7.1 植物叶片伸长生长实验所用材料的水分胁迫处理
1.7.2 RT-PCR 和 Western blotting 实验所用材料的水分胁迫处理
2.结果与分析
3.讨论
第五章 结论
参考文献
致谢
个人简历
附录 质膜水孔蛋白 PIP 在不同抗冷性水稻中的基因表达和抗冷性关系
引言
1.材料与方法
1.1 实验材料
1.2 低温处理
1.3 real-time RT-PCR
1.3.1 水稻总 RNA 的提取
1.3.2 RNA 纯度和降解度检测
1.3.3 反转录
1.3.4 real-time PCR
1.4 水稻中花 11 转 RWC3 基因 S35 株系和野生型 WT 的部分生理指标测定
1.4.1 叶片绝对含水量的测定
1.4.2 累积蒸腾速率的测定
1.4.3 根系水导度的测定
2.结果与分析
2.1 不同冷处理条件下 PIP 在不同抗冷性水稻品种秋分(Q)和统一(T)shoot 和 root的 real-time RT-PCR 基因表达测定和比较
2.2水稻中花11转RWC3基因S35株系和野生型WT的部分生理指标测定和比较
3.讨论
4.参考文献
发布时间: 2005-12-22
参考文献
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