CO对瓶插切花月季瓶插寿命和盐胁迫下小麦初生根PCD的影响

论文摘要

一氧化碳（Carbon monoxide,CO）是双原子气态分子。长期以来,作为大气污染产生的CO一直被认为是一种有毒气体。新近大量研究证实CO也是动物体内重要的细胞间信使,参与调节动物体内许多重要的生理和病理过程。同时作为CO合成主要来源的血红素加氧酶（Heme oxygenase,HO）已经在拟南芥中发现,而且编码HO的基因已经被克隆表达,并被证实在体外能催化生成CO。同时本实验室其他小组已经发现CO在植物的正常发育和逆境起着重要的调控作用,包括调控蚕豆气孔关闭、促进绿豆不定根和油菜侧根的发生、并且能提高盐胁迫下水稻的生物量等。为了进一步研究CO是否在植物衰老和细胞程序性死亡（Programmed cell death,PCD）中的起调控作用,本实验分别以切花月季和小麦初生根为材料进行了研究,主要的研究内容和结果如下:1外源CO供体对切花月季瓶插寿命和抗氧化代谢的影响研究了不同浓度(0.001、0.01和0.11μmol·L-1)的外源CO供体高铁血红素（Hematin,H）对切花月季‘影星’的瓶插寿命和抗氧化代谢的影响。结果表明,与对照（CK）相比,CO供体高铁血红素在0.001-0.1μmol·L-1使用范围内,随浓度的提高切花月季的瓶插寿命延长,其中0.01μmol·L-1的高铁血红素（H0.01）具有显著的切花保鲜作用,其瓶插寿命较CK能延长57.4%;而0.1μmol·L-1的高铁血红素反而缩短切花月季的瓶插寿命达13.1%。进一步研究发现,H0.01处理还不同程度的上调前期POD、CAT和SOD活性,从而显著降低脂质过氧化。2 CO对盐胁迫下小麦初生根PCD的影响不同浓度NaCl(100 mmol·L-1 -400 mmol·L-1)对小麦初生根呈现出浓度依赖性的生长抑制,同时伴随着HO活性的下降。我们选择中度胁迫的盐浓度(200mmol·L-1 NaCl)研究发现,加入不同饱和度（5%、50%和100%）的CO水溶液可以显著缓解盐胁迫对小麦初生根的抑制效应,延缓PCD的发生,包括降低初生根DNA ladder的程度和TUNEL染色阳性细胞核比例,其中50%CO饱和水溶液的效果最明显,在处理24小时初生根生长率较单独盐胁迫的高13.42%,而6小时TUNEL染色阳性细胞核比例下降了26.36%。同样细胞核染色证据证明50%CO饱和水溶液处理能降低生长点附近的细胞核的凝聚化和边缘化程度。这些现象说明CO有可能通过延缓盐胁迫下小麦初生根的PCD来延缓盐离子对小麦初生根生长的抑制。进一步研究证实CO很可能通过上调SOD基因（Mn-SOD和Cu/Zn-SOD）的表达和下调NADPH氧化酶基因表达,从而导致根的超氧阴离子含量下降,减轻盐离子毒害作用。应用超氧阴离子专一性清除剂Tiron、NADPH氧化酶抑制剂Apopcin和Cu/Zn-SOD酶抑制剂DETC与50%CO饱和水溶液共处理显示,前两者能降低盐胁迫下小麦初生根的抑制效应,但缓解效应不及50%CO饱和水溶液。而DETC能有效的逆转50%CO处理的效应,暗示CO不仅通过调节超氧阴离子的途径促进盐胁迫下小麦根生长,同时还可能存在其他途径。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略语词汇表
• 第一章 文献综述
• 1 CO是一种重要的细胞信号分子
• 2 切花保鲜
• 2.1 切花衰老机理
• 2.1.1 水分代谢
• 2.1.2 糖、蛋白质和核酸代谢
• 2.1.3 ROS变化
• 2.1.4 生长调节物质的变化
• 2.2 目前常见的保鲜方法
• 2.2.1 保鲜剂分类
• 2.2.2 保鲜剂成分
• 2.3 CO与切花保鲜
• 3 CO对盐胁迫下PCD的影响
• 3.1 PCD简介
• 3.2 盐胁迫与PCD
• 3.3 盐胁迫PCD的检测
• 3.4 CO、盐胁迫与PCD
• 第二章 外源CO供体对切花月季瓶插寿命和抗氧化代谢的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 瓶插寿命终点判断与花级数判断
• 1.3 丙二醛（MDA）的含量测定
• 1.4 过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性测定
• 1.5 蛋白质含量测定
• 1.6 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 外源CO供体Hematin以浓度依赖性的形式影响切花月季瓶插寿命
• 2.2 外源CO供体Hematin延缓切花衰老的生化机理
• 2.2.1 CO供体Hematin处理对切花月季含水量的影响
• 2.2.2 外源CO供体Hematin处理对切花月季花瓣POD、CAT和SOD活性和MDA含量的影响
• 3 讨论与结论
• 第三章 CO对盐胁迫下小麦初生根PCD的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与试剂
• 1.2 材料处理
• 1.3 CO饱和水溶液的制备
• 1.4 小麦初生根的生长测定
• 1.5 小麦初生根DNA提取
• 1.6 小麦初生根TUNEL染色和细胞核形态观察
• 2^-测定'>1.7 小麦初生根超氧阴离子O₂^-测定
• 1.8 小麦初生根NADPH氧化酶、SOD和HO活性测定
• 1.9 蛋白质含量测定
• 1.10 半定量RT-PCR检测
• 1.11 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 盐胁迫下小麦初生根的生长变化
• 2.2 盐胁迫下小麦初生根HO活性变化
• 2.3 外源CO延缓盐胁迫下小麦初生根的生长抑制和PCD
• 2^-及其相关酶活性和基因表达的影响'>2.4 外源CO对超氧阴离子O₂^-及其相关酶活性和基因表达的影响
• 2.5 外源CO与超氧阴离子清除剂Tiron、Cu/Zn-SOD抑制剂DETC和NADPH氧化酶抑制剂Apocynin组合处理对盐胁迫下小麦初生根生长的影响
• 3 讨论与结论
• 参考文献
• 研究生期间发表论文
• 致谢