膜通道蛋白与植物对渗透胁迫的响应

论文题目: 膜通道蛋白与植物对渗透胁迫的响应

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 彭彦辉

导师: 苏维埃,汤章城

关键词: 小花碱茅,水稻,离子通道,水通道,非生物胁迫

文献来源: 中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）

发表年度: 2005

论文摘要: 感知并响应环境刺激对所有生物都非常重要。植物不同于其它生物的一个显著特征就是不能自主迁移,只能被动依附于环境并接受环境改变所带来的挑战。高盐、干旱和低温可以对植物造成渗透胁迫等伤害,是影响植物生长,降低农作物产量的最常见的非生物胁迫。本论文工作主要集中在小花碱茅抗盐机理研究和水稻水孔蛋白家族的生物信息学以及对环境胁迫的响应分析两部分。大多数单子叶禾本科作物属于甜土植物,对盐高度敏感。目前研究禾本科植物抗盐性最大的问题之一在于没有一个合适的模式系统,抗盐能力很强的禾本科植物小花碱茅则有能成为良好的模式植物。我们的实验结果表明,与中等抗盐植物小麦相比,盐胁迫下小花碱茅在体内Na~+含量升高的同时能在体内累积大量的K~+并在体内维持了较高的K~+/Na~+。电生理实验表明这种差异在一定程度上根源于质膜K~+、Na~+选择通透性的不同。在正常K~+下Cs~+抑制了小花碱茅对K~+的吸收和从根部向地上部运输;TEA只抑制了K~+从根部向地上部的运输。在低K~+下,Cs~+没有明显的抑制效应,TEA却同时抑制了K~+、Na~+从根部向地上部的运输。Cs~+敏感的低亲和性内整流钾通道很可能在植株选择性吸收K~+的过程中起到了关键的作用,TEA敏感的高亲和性的钾转运载体可能是Na~+进入植株体内的主要途径。X-ray能谱微区分析结果直观的表明了Cs~+抑制小花碱茅K~+吸收以及K~+在木质部的累积。内皮层细胞有可能是Cs~+作用的主要部位,控制了K~+、Na~+进入木质部的过程。而这很可能是小花碱茅在根系与地上部间维持相当大的Na~+浓度梯度以及正常的植株K~+浓度的关键因素。深入研究小花碱茅的抗盐机理,并把小花碱茅的抗盐模式引入禾本科作物,以此提高禾本科作物的抗盐性是我们研究的最终目的。植物具有庞大的水孔蛋白家族。许多研究表明,植物水孔蛋白的表达具有严格的时空特异性,并在转录、翻译以及翻译后修饰等水平上受到精密的调控。据此推测,水孔蛋白可能不是一个被动的而是有复杂的主动调控和适应机制的水分通道,使水分的跨膜运输可以得到精细的调控。在植物渗透调节过程中水孔蛋白与离子通道蛋白可能具有协同作用。为了对整个基因家族的功能有一个全面精确的认识,对每个家族成员进行分析是十分必要的。通过对水稻基因组等数据库进行检索,我们发现在水稻中至少存在35个水孔蛋白家族成员,其中PIPs12个,TIPs11个,NIPs11个,SIP1个。应用生物信息学方法,我们对水稻水孔蛋白家族的基因结构、氨基酸序列跨膜结构、蛋白空间结构等进行了

论文目录:

第一篇文献综述

膜通道蛋白与植物对渗透胁迫的响应

前言

1. 植物细胞渗透调节作用与耐旱耐盐性

1.1 渗透胁迫和渗透调节

1.2 渗透调节能力的判别

1.3 主要渗透调节物质

2. 植物细胞膜离子通道和离子跨膜运输的调控

2.1 Na~+/K~+选择性吸收

2.2 Na~+的外排

2.3 Na~+到液泡内的区域化

2.4 盐分的长距离运输

3. 植物水孔蛋白与水分吸收和运输的调节

3.1 植物水孔蛋白的一些基本特征

3.2 水孔蛋白参与植物水分吸收运输的调节

3.3 水孔蛋白对环境的响应

3.4 水孔蛋白的翻译后调控

4. 植物逆境响应基因的信号转导通路

5. 荧光定量PCR(Real-time PCR)技术与应用

结束语

第二篇研究论文

第一章小花碱茅抗盐机理分析

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第二章水稻水孔蛋白家族的生物信息学分析及 PIP 亚家族对环境胁迫的响应

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

参考文献

致谢

发表文章目录

发布时间: 2006-08-29

膜通道蛋白与植物对渗透胁迫的响应

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