应力对铁皮石斛生长代谢的影响及其相关基因表达与克隆

论文摘要

外界环境因子与植物生长代谢的关系是目前植物生物学、环境生物学和生物物理学中关注的热点之一。但是,各种环境应力对植物生长代谢的影响模式,植物如何接收和传递这些应力信号,植物响应环境应力刺激的分子遗传学行为及作用机制,植物又是如何调控适应环境应力的变化,诸如此类科学问题研究的还十分有限。铁皮石斛是一种兼性景天酸代谢（CAM）的附生兰科植物,具有良好的药用经济价值,其生长代谢易受环境因子的影响,但外界应力对其生长代谢的影响及其分子调控机制还未见报道。为了进一步深入了解环境应力与植物生长代谢的关系,探究应力诱导植物遗传表达的分子作用机制和作用特点;同时,也为作物的遗传育种探寻一种新途径。本文以特定的声波作为应力源,以铁皮石斛组培苗为实验材料,从与生长代谢相关的抗氧化性酶系统、代谢产物的含量变化、相关酶基因片段的扩增与表达、特异表达基因的筛选与克隆等方面研究应力刺激与植物生长代谢之间的关系,为应力-（植物）生长理论提供基础依据。本实验取得的研究结果如下:1.研究了声波刺激对铁皮石斛生长方面的影响。结果表明:适当的声波应力（频率1000Hz、声强100dB）对铁皮石斛组培苗的生长起明显的促进作用,超出一定范围时对其生长有抑制作用。然后,用该种模式的声波进行了后面的实验。在测定声波刺激对铁皮石斛叶、茎、根等不同生长器官的抗氧化性酶活性和可溶性蛋白质含量的影响时,发现这种对铁皮石斛生长有利的声波应力均可使各器官中的抗氧化性酶活性增强、可溶性蛋白含量提高。但是,各器官中不同抗氧化酶活性及可溶性蛋白质含量随刺激时间的不同而变化的特点具有多样性。2.测定了声波刺激对铁皮石斛几种代谢产物含量的影响。结果为:该种模式的声波刺激下,铁皮石斛多糖含量提高的较为显著,最高组提高了8.8%;总生物碱的含量变化不大;游离脯氨酸的平均含量提高了8.9%;丙二醛的含量普遍降低,平均降低了4.9%。3.通过设计特异引物和RT-PCR法扩增了铁皮石斛cat基因片段,并以Northern点杂交的方法检测了声波刺激对该基因表达的影响。基因表达水平显示,声波刺激能诱导cat超表达;在刺激的第6天,cat表达的最充分。这可能是由于特定的声波刺激诱导了cat高表达,从而使CAT酶的含量及活性均提高,及时清除了感受应力刺激时产生的过量氧,避免氧化伤害。4.应用mRNA差异显示（DDRT-PCR）、聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染和反

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铁皮石斛资源及其研究概况
• 1.3 应力对植物生长代谢的影响
• 1.4 应力作用下植物基因的表达调控
• 1.5 本文的研究工作
• 2 实验材料与应力处理
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料的培养
• 2.3 应力加载模型与材料的处理
• 3 应力对铁皮石斛生长的影响
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.3 结果与分析
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 4 应力对铁皮石斛代谢的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.3 实验结果
• 4.4 讨论
• 4.5 小结
• 5 铁皮石斛CAT 基因片段的扩增及应力下的表达
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.3 实验结果
• 5.4 讨论
• 5.5 小结
• 6 应力刺激下铁皮石斛差异表达基因的筛选与克隆
• 6.1 引言
• 6.2 材料与方法
• 6.3 实验结果
• 6.4 讨论
• 6.5 小结
• 7 结论
• 7.1 全文的主要结论
• 7.2 应力对植物生长行为影响的可能作用机理
• 7.3 植物细胞对应力响应的基因表达
• 7.4 应力刺激信号可能的感受机制
• 7.5 后续工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读博士学位期间的科研成果