茉莉酸信号参与的马铃薯离体块茎发育调控

论文摘要

马铃薯(Solanum tuberosum L.)是世界上总产和栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米的第四大主要作物。马铃薯块茎作为营养储藏器官,其发育不仅与温度、光照、氮素水平和激素相关,而且还涉及到复杂的信号传导和调控。激素调控是块茎发育中的重要信号调控之一,涉及激素的合成、传导和作用标靶,其调控最终表现为相关蛋白质表达水平的变化。研究马铃薯块茎离体发育过程中的茉莉酸信号调控途径和模式,揭示茉莉酸信号参与块茎发育相关基因表达和蛋白质组的变化,有助于阐明马铃薯块茎发育的机理,能够为马铃薯产量及品质等性状的形成提供理论依据。本研究以马铃薯离体发育块茎为材料,研究了外源茉莉酸甲酯对离体块茎形成和发育过程中块茎形态、生理生化和蛋白质组学的变化。研究结果为马铃薯块茎形成和发育的作用机理提供了基础资料。具体的研究结果如下:1、匍匐茎经茉莉酸甲酯处理,有利于促进离体块茎的形成,并增加生物量的积累。低浓度(0.5、5μΜ)利于离体块茎的形成和发育,及贮藏物质积累。反之,高浓度(50μΜ)抑制其形成和发育。不同茉莉酸甲酯处理,离体块茎中的淀粉和可溶性糖含量先升高后降低,而还原糖含量则逐渐降低。这些结果说明,茉莉酸甲酯能够促进块茎形成和发育。2、不同茉莉酸甲酯处理,离体块茎中的脂氧合酶和超氧化物歧化酶活性逐渐增加,而抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶活性则先增加后减少。低浓度(0.5、5μΜ)茉莉酸甲酯促进脂氧合酶活性增加,并能促进离体块茎形成和发育,反之高浓度(50μΜ)则抑制离体块茎的形成和发育。而抗氧化酶类活性的不同则说明茉莉酸甲酯可能参与活性氧信号的调控。3、对茉莉酸甲酯处理的离体块茎形成进行差异蛋白质组研究。在0、0.5、5和50μΜMeJA处理后的离体块茎差异蛋白质组中分别检测到1398±46、1170±69、1224±55和1265±72点。质谱共鉴定出35个差异蛋白质点,涉及能量和代谢、细胞防御和恢复、转录相关、细胞信号和蛋白定位与贮藏,其中:21个上调或下调表达,10个先上调后下调或先下调后上调,4个新诱导产生。4、参与茉莉酸甲酯诱导离体块茎形成和发育的蛋白,在离体块茎形成和发育过程中主要起以下作用:一是促进碳源流向糖酵解、乙醛酸循环、三羧酸循环等途径,以便产生更多能量和促进干物质积累,并促进长链脂肪酸的合成;二是清除和转化生长发育过程中产生的有毒物质,促进马铃薯块茎的生长发育;三是诱导马铃薯块茎形成的信号分子产生和调节蛋白质降解或折叠来调控块茎的形成和发育。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1.1 马铃薯块茎发育研究进展
• 1.1.0 马铃薯块茎研究体系
• 1.1.1 块茎发育过程的形态学和细胞学变化
• 1.1.2 植物激素在块茎形成和发育中的作用
• 1.1.3 块茎发育过程的相关基因表达研究
• 1.1.3.1 块茎发育与淀粉合成相关基因表达
• 1.1.3.2 块茎发育与块茎特异蛋白基因表达
• 1.1.3.3 块茎发育与光周期有关的基因表达
• 1.1.4 马铃薯块茎的蛋白质组学研究进展
• 1.2 植物体内茉莉酸类物质研究进展
• 1.2.1 茉莉酸类物质的合成途径
• 1.2.2 茉莉酸类物质在植物生长发育中的作用
• 1.2.2.1 茉莉酸类物质对种子萌发的影响
• 1.2.2.2 茉莉酸类物质对侧根生长的影
• 1.2.2.3 茉莉酸类物质对叶片衰老的影响
• 1.2.2.4 茉莉酸类物质对植物生殖生长的影响
• 1.2.3 茉莉酸类物质在植物抗逆中的作用
• 1.2.3.1 诱导植物对非生物环境的抗逆反应
• 1.2.3.2 诱导植物对生物环境的抗逆反应
• 1.2.4 茉莉酸类物质对马铃薯生长发育的影响
• 1.3 本论文研究的目的和意义
• 第二章 研究内容
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 实验体系和实验材料
• 2.2.1.1 块茎离体培养体系
• 2.2.1.2 实验处理
• 2.2.2 试剂与仪器
• 2.2.3 溶液配方
• 2.2.4 形态学和生物量的测定
• 2.2.5 生理生化指标的测定
• 2.2.5.1 淀粉的测定
• 2.2.5.2 可溶性糖的测定
• 2.2.5.3 还原糖的测定
• 2.2.5.4 脂氧合酶提取和活性测定
• 2.2.5.5 抗氧化酶的提取和活性测定
• 2.2.6 蛋白质样品的提取
• 2.2.7 蛋白质样品的预处理
• 2.2.8 蛋白质定量
• 2.2.9 双向凝胶电泳
• 2.2.10 蛋白质差异表达分析和鉴定
• 2.2.11 数据处理与统计方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 茉莉酸甲酯处理对马铃薯块茎形态和生物量的影响
• 2.3.1.1 表型特征变化
• 2.3.1.2 生物量变化
• 2.3.2 茉莉酸甲酯处理对马铃薯块茎生理响应
• 2.3.2.1 茉莉酸甲酯处理对马铃薯块茎淀粉、还原糖和可溶性糖含量的变化
• 2.3.2.2 茉莉酸甲酯处理对马铃薯块茎脂氧合酶和抗氧化酶类的影响
• 2.3.3 茉莉酸甲酯处理后马铃薯块茎差异蛋白质组
• 2.3.3.1 茉莉酸甲酯处理后马铃薯块茎的蛋白图谱分析
• 2.3.3.2 茉莉酸甲酯处理后离体马铃薯块茎差异表达蛋白功能类群特征
• 2.4 讨论
• 2.4.1 茉莉酸甲酯对马铃薯块茎形态和生物量的影响
• 2.4.2 茉莉酸甲酯对马铃薯块茎生理生化的响应
• 2.4.3 茉莉酸甲酯影响马铃薯块茎差异蛋白质表达
• 2.4.3.1 能量与代谢相关蛋白
• 2.4.3.2 防御相关蛋白
• 2.4.3.3 转录相关蛋白
• 2.4.3.4 与信号相关蛋白的变化
• 2.4.3.5 与降解和贮藏相关蛋白的变化
• 2.5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师简介