茄子砧木托鲁巴姆对镉毒害响应的机理初探
发布时间：2020-01-21 21:03
【摘要】：野生茄子“托鲁巴姆”(Solanum torvum cv. Torubamubiga)作为栽培茄子(Solanum melongena L.)嫁接的砧木在农业生产上被广泛应用。该砧木对黄萎病、枯萎病、青枯病和根结丝线虫等4种土传性病虫害达到高抗或免疫程度。托鲁巴姆是重金属Cd(镉)低累积植物,其植株可有效的拦截Cd向茎叶的运输,嫁接茄子也因此可以降低果实中Cd的含量,降低人畜取食后重金属的伤害。目前,科学研究对超富集植物和对Cd的超富集机制研究比较深入,而对低累积植物和低累积重金属的机制研究很少。研究植物低累积重金属的过程可有助于人们减少或者避免重金属的摄入,对蔬菜低累积重金属特性的育种奠定基础。本论文研究以两种茄属植物：Cd低累积植物托鲁巴姆和Cd超富集植物龙葵作为试验材料,主要从基因组学,生理学和蛋白组学三个方面探讨低累积植物托鲁巴姆对Cd低累积的生理和分子机制。1.通过DGE系统分析得到托鲁巴姆和龙葵在Cd毒害下差异表达基因,并使用RT-PCR和RT-qPCR进行验证,研究发现这些差异表达基因涉及植物的重金属运输和解毒作用,抗氧化胁迫和植物新陈代谢等方面。ns-Hbl, peroxiredoxin-2E,等抗氧化相关基因在龙葵根部高于托鲁巴姆,也从基因层面解释了龙葵的抗氧化胁迫能力高于托鲁巴姆。托鲁巴姆和龙葵不同的Cd累积不仅因为根部Cd的吸收能力,还因为根木质部的特异性的装载Cd的能力。并且,托鲁巴姆植株IRT1, ZIP11和COPT5这三个金属转运蛋白基因的表达上调促进Cd进入液泡或内膜系统,从而促进根部Cd的隔离并且降低Cd从根部向地上部分的运输。2.通过采用生理学手段检测托鲁巴姆和龙葵之间活性氧、抗氧化物及抗氧化物酶等的指标,对比两种茄属植物Cd耐受性的生理基础。ROS试验证明了托鲁巴姆的Cd耐受性低于龙葵,在同等Cd毒害条件下,托鲁巴姆叶片和根系的H2O2和O2·-的爆发水平都高于龙葵。对比托鲁巴姆和龙葵的酶活力发现,龙葵的几种抗氧化物酶活性在Cd毒害下普遍上升,且上升幅度高于托鲁巴姆。Cd处理下托鲁巴姆叶片和根部的SOD, CAT, APX和POD等酶都有显著升高,而其叶片中GR酶活性下降。3.本研究采用等电点聚焦和SDS-PAGE双向电泳的试验方法,分别分离50μM Cd处理前后托鲁巴姆根系和龙葵根系、叶片蛋白样品,对表达变化差异超过2倍的蛋白样品进行MALDI-TOF-TOF质谱分析。质谱分析托鲁巴姆根部、龙葵根部和龙葵叶片表达变化差异蛋白涉及植物激素的合成,植物防御响应,能量代谢,和细胞结构。发现几个植物防御响应蛋白在Cd毒害下表达趋势一致,SAM合成酶表达量都提高,说明两种植物同通过乙烯途径增强自身抗性。本研究发现Cd毒害导致托鲁巴姆和龙葵根部能量代谢蛋白普遍表达上升。数据显示,Cd毒害导致托鲁巴姆根系ADH表达量上升,龙葵根部两个能量代谢蛋白硫酸腺苷酰转移酶和2-磷酸甘油酸脱水酶丰度都有所上升。说明这些植物在遇到Cd毒害时加强自身代谢以抵御胁迫维持自身生存。
【图文】：
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【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X503.23;Q945.78
本文编号：2571720
【图文】：
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【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X503.23;Q945.78
【参考文献】
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