盐肤木对角倍蚜刺激的生理及分子应答研究

发布时间：2017-05-16 01:08

  本文关键词：盐肤木对角倍蚜刺激的生理及分子应答研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：角倍由于其中单宁含量丰富而被广泛应用于医药、食品、化工等各个行业。角倍是蚜虫与植物相互作用形成的虫瘿，了解蚜虫刺激植物后，植物对蚜虫的生理及分子应答具有重要的科学意义。 本研究通过对保护酶及膜损伤相关化学成分的检测，判断角倍蚜对盐肤木造成氧化性损伤及细胞膜伤害的可能性，从侧面反映二者之间可能存在的生态关系。转化酶活性测定与转化酶基因的表达分析分别从蛋白与核酸水平讨论盐肤木叶片与倍子之间的营养分配情况以及转化酶在角倍形成中发挥的作用。通过cDNA-AFLP方法在转录组水平上筛选出参与应答反应的基因，用于对角倍形成相关基因的研究。以上三方面盐肤木生理及分子应答反应研究工作获得的主要结果如下： 1.虫瘿形成过程中寄主植物保护酶等生理指标的反应：保护酶是植物遭受氧化性损伤时的防御性蛋白。对各时期虫瘿组与无虫瘿组之间超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）等保护酶活性的比较结果显示各指标在两组之间均无显著差别（P＜0.05）。可溶性总蛋白和脯氨酸在脂质膜遭到损坏时具有调节作用，而丙二醛反映出膜的氧化程度，三种活性物质比较分析结果显示两组叶片之间无显著差别（P＜0.05）。以上结果说明蚜虫取食以及数量的增加可能并为造成寄主植物严重的氧化性损伤或者对植物细胞膜的伤害，所以未能产生常见的防御性反应，角倍蚜与盐肤木之间的关系区别于其它寄主植物上的虫害关系，二者或许以“共生”方式存在。各生理指标在两组叶片中变化趋势的比较中发现，可溶性总蛋白含量在后期变化趋势上存在显著差异（P＜0.05），这说明角倍蚜取食造成了寄主植物生理代谢的改变，，这一方面可能反映出叶片与角倍之间蛋白分配的改变，另一方面说明了它对叶片生长发育进程的影响。 2.虫瘿形成过程中转化酶活性反应：转化酶是植物糖代谢过程中的关键酶，在植物生长发育调节中具有重要作用。对有倍叶、无倍叶以及倍子中液泡型酸性转化酶、细胞质型中性转化酶、细胞壁型酸性转化酶与细胞壁型中性转化酶四种类型转化酶活性进行比较，其中液泡型转化酶与细胞壁型转化酶活性在叶片整个生长发育过程中迅速降低（P＜0.05），说明叶片的生长发育与三种转化酶活性呈负相关；细胞壁型转化酶活性在角倍形成初期未能检测到，液泡型转化酶则随角倍生长显著下降，反映出角倍生长发育与液泡型转化酶之间的负相关关系。角倍细胞质型中性转化酶活性显著升高（P＜0.05），与其胞内酸性酶活性持续降低相对应，胞质中性转化酶或许作为维持酶存在。倍子中酸性转化酶活性始终高于叶片，且有倍叶中活性高于无倍叶，无倍叶可能以源叶形式存在，倍子从中获取营养增加库强。植物通过对四种转化酶活性的调节实现对角倍生长发育的调节，而酸性转化酶则在叶片与倍子的营养分配中发挥重要作用。 3.盐肤木转化酶基因克隆及角倍形成过程中基因表达分析：转化酶基因的克隆与表达分析是实现角倍生长发育调控的基础。本研究克隆获得细胞质型转化酶基因INV1、细胞壁型转化酶基因INV2与液泡型转化酶基因INV3，三种转化酶基因在不同组织中的荧光定量结果显示INV2的表达具有组织与发育特异性，而且其表达可能对倍子形成以及快速生长发挥正调控作用。液泡型转化酶基因INV3的表达在有倍叶与倍子中呈现出相同的下降趋势，而无倍叶仅在倍子快速生长时显著下降，该基因可能对角倍形成的早期调控具有更为重要的意义。细胞质型转化酶基因INV1的表达在角倍形成晚期倍子中表达量才显著高于无倍叶，说明该基因可能也与角倍快速生长有关。由以上结果推测，INV1基因的表达可能促进角倍的快速生长，INV2基因的增量表达可能利于角倍的形成以及快速生长，而INV3基因可能参与角倍生长的早期调控。 4.盐肤木分子应答相关基因筛选及功能分析：角倍蚜取食造成植物不同组织差异表达基因的筛选是对角倍形成相关基因的初步判断，对其功能的分析是虫瘿形成分子机制的基础。通过cDNA-AFLP方法在早期与角倍形成过程中分别筛选出64和71个参与应答的基因，涉及光合作用、氧化还原反应、基因表达调控、次生代谢、信号转导、跨膜转运、应激反应、细胞命运、细胞组分等多个方面，角倍蚜通过对植物代谢过程和细胞过程等的改变导致虫瘿组织的形成。各候选基因参与的生物调节、细胞组分生物形成、细胞组分的组织、细胞过程、发育过程、定位的建立、定位、代谢过程、多细胞有机体过程、色素沉着、复制和应激反应等生物过程反映出植物分子应答网络系统的框架。
【关键词】：角倍蚜 盐肤木 生理应答 分子应答 cDNA-AFLP
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S763.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 表目录14-15
• 图目录15-17
• 第一章 绪论17-37
• 1.1 引言17-34
• 1.1.1 研究背景17
• 1.1.2 五倍子研究现状17-20
• 1.1.3 虫瘿研究现状及趋势20-27
• 1.1.4 植物应答反应研究现状及发展趋势27-34
• 1.2 研究的目的和意义34-35
• 1.3 主要研究内容和技术路线35-37
• 第二章 角倍形成对盐肤木保护酶及脂质膜的影响37-48
• 2.1 材料和方法37-41
• 2.1.1 试验材料37-38
• 2.1.2 试验方法38-41
• 2.1.3 数据分析41
• 2.2 试验结果41-45
• 2.2.1 可溶性蛋白含量41-42
• 2.2.2 保护酶活性42-44
• 2.2.3 丙二醛含量44
• 2.2.4 脯氨酸含量44-45
• 2.3 小结与讨论45-48
• 第三章 角倍形成过程中盐肤木转化酶活性变化48-57
• 3.1 材料和方法48-51
• 3.1.1 试验材料48-49
• 3.1.2 试验方法49-51
• 3.2 试验结果51-53
• 3.2.1 液泡型酸性转化酶51
• 3.2.2 细胞质中性转化酶51-52
• 3.2.3 细胞壁酸性转化酶52-53
• 3.2.4 细胞壁中性转化酶53
• 3.3 小结与讨论53-57
• 第四章 盐肤木转化酶基因的克隆与表达分析57-86
• 4.1 试验材料与方法58-67
• 4.1.1 试验材料58-59
• 4.1.2 试验方法59-67
• 4.2 结果与分析67-83
• 4.2.1 总 RNA 提取质量及产量检测67-68
• 4.2.2 三种转化酶基因 EST 序列测序结果68
• 4.2.3 细胞壁酸性转化酶基因与液泡酸性转化酶基因 RACE 扩增结果68-70
• 4.2.4 细胞壁型转化酶基因与液泡型转化酶基因序列拼接结果70
• 4.2.5 三个转化酶基因的生物信息学分析70-81
• 4.2.6 三个转化酶基因的荧光定量分析81-83
• 4.3 小结与讨论83-86
• 第五章 盐肤木对虫瘿刺激早期应答的 CDNA-AFLP 分析86-110
• 5.1 材料与方法86-92
• 5.1.1 试验材料86-87
• 5.1.2 试验方法87-92
• 5.2 结果与分析92-103
• 5.2.1 cDNA 双链合成结果92-94
• 5.2.2 预扩增结果94-95
• 5.2.3 选择性扩增结果95-96
• 5.2.4 差异片段再扩增、回收与克隆96
• 5.2.5 差异表达序列分析96-102
• 5.2.6 差异片段 RT-PCR 验证102-103
• 5.3 讨论与小结103-110
• 5.3.1 光合作用与盐肤木早期应答103-104
• 5.3.2 氧化还原与盐肤木早期应答104
• 5.3.3 信号转导与盐肤木早期应答104-105
• 5.3.4 细胞命运与盐肤木早期应答105-106
• 5.3.5 应激反应与盐肤木早期应答106-107
• 5.3.6 细胞组分与盐肤木早期应答107
• 5.3.7 跨膜转运与盐肤木早期应答107-108
• 5.3.8 转录调节与盐肤木早期应答108
• 5.3.9 小结108-110
• 第六章 角倍形成过程中盐肤木应答的 CDNA-AFLP 分析110-126
• 6.1 材料与方法111
• 6.1.1 试验材料111
• 6.1.2 试验方法111
• 6.2 结果与分析111-120
• 6.2.1 选择性扩增结果111
• 6.2.2 差异片段再扩增、回收与克隆111-114
• 6.2.3 差异表达序列分析114-119
• 6.2.4 差异片段 RT-PCR 验证119-120
• 6.3 讨论与小结120-126
• 6.3.1 应激反应与角倍形成中盐肤木应答反应120-121
• 6.3.2 氧化还原反应与角倍形成中盐肤木应答反应121
• 6.3.3 次级代谢与角倍形成中盐肤木应答反应121-122
• 6.3.4 信号转导与角倍形成中盐肤木应答反应122-123
• 6.3.5 转录、翻译与角倍形成中盐肤木应答反应123-124
• 6.3.6 细胞命运与角倍形成中盐肤木应答反应124
• 6.3.7 小结124-126
• 第七章 结论126-130
• 7.1 主要结论126-128
• 7.2 有待解决的问题及研究方向128
• 7.3 本研究的创新点128-130
• 参考文献130-159
• 附录159-166
• 在读期间的学术研究166-167
• 致谢167

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  本文关键词：盐肤木对角倍蚜刺激的生理及分子应答研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：369265