水曲柳体胚发生中PCD与ROS代谢和NO合成关系

发布时间：2020-06-12 01:36

【摘要】：水曲柳(Fraxinus mandshurica)属木犀科(Oleaceae)白蜡树属(Fraxinus)落叶乔木,具有重要的木材利用价值和园林观赏价值。本研究通过调节培养基渗透压和培养基内生长调节物质浓度,研究水曲柳体胚发生过程中培养物细胞内线粒体形态和功能变化,结合细胞内活性氧和一氧化氮代谢以及细胞程序性死亡分析,阐述水曲柳早期体胚发生中细胞程序性死亡、活性氧和一氧化氮之间的关系,揭示培养基渗透压和植物生长调节剂调控水曲柳体胚发生和细胞程序性死亡的机制。主要研究结果如下:(1)在水曲柳体胚发生过程中,培养60 d时,在添加20 g·L-1蔗糖的培养基中,添加植物生长调节剂能促进外植体褐化,比未添加植物生长调节剂的处理高出46.09%;在75 g·L-1蔗糖的培养基上,无生长调节剂处理的外植体褐化率为94.15%,有植物生长调节剂处理外植体100%褐化。在无植物生长调节剂时,无体胚发生;在添加植物生长调节剂时,含有75 g·L-1蔗糖的培养基上体胚诱导率和体胚数量分别为58.55%和20.02个/外植体,在含有20 g·L-1蔗糖的培养基上体胚诱导率和体胚数量为11.43%和14.56个/外植体。说明植物生长调节剂决定水曲柳体胚发生,促进外植体褐化;较高渗透压促进体胚发生和外植体褐化。(2)在水曲柳体胚发生过程中,细胞核内部染色质凝聚,线粒体内部结构变得模糊,呈现出圆球形,Caspase-3酶活性升高,证明外植体细胞发生了细胞程序性死亡。在水曲柳体胚发生过程中,线粒体膜吸光度、线粒体膜电位和细胞色素c/a都降低。较高渗透压和植物生长调节剂作为一种环境胁迫能诱导产生H2O2,H2O2使线粒体结构发生改变,引起线粒体膜电位变化和线粒体膜通透性增加,释放细胞色素c到细胞质中,进而提高Caspase-3酶活性,导致细胞发生不可逆转的细胞程序性死亡。(3)在水曲柳体胚发生过程中,外植体细胞发生细胞程序性死亡,外植体细胞内H202和NO含量升高。与H2O2代谢相关的SOD、POD、CAT活性增强,以维持细胞内H202的动态平衡。NOS活性、NR活性与细胞内NO含量相关性均不显著,水曲柳体胚发生过程中细胞内NO合成可能是由非酶促反应作用的结果。综上所述,植物生长调节剂对水曲柳体胚发生起决定性作用,较高渗透压则促进体胚发生。水曲柳体胚发生中涉及到H2O2信号和NO信号。H2O2作为诱导因子参与了外植体细胞PCD,在这个过程中涉及到了 NO信号的合成。
【图文】：

Ｈ２０等分子渗入，进而引起线粒体结构肿胀。虽然线粒体膜结构具有一定的逡逑伸展性，但当线粒体膜伸展过大时，就会导致线粒体膜结构破裂，进而导致与ＰＣＤ相逡逑关的蛋白释放到细胞质中［３３］。如图１所示，在植物细胞发生ＰＣＤ过程中，活性氧可以逡逑激活ＭＰＴＰ的开放，线粒体膜通透性非特异性的增大可以导致细胞死亡激活物质的释逡逑放，其中包括细胞色素ｃ，凋亡因子（ＡＩＦ邋）和半胱氨酸蛋白酶激活剂逡逑（Ｓｍａｃ／ＤＩＡＢＬＯ）邋0逡逑ＲＯＳ逡逑、逦Ｕ）邋ＭＰＩ７释放细胞色素ｃ逦、逡逑ＭＰＴ邋逦＾凋亡逡逑（３）邋Ｂｄ－２家族蛋白调控ＭＰＴ逡逑图１－１邋ＲＯＳ、ＭＰＴ与线粒体途径的细胞凋亡（马淇，２０１２）逡逑Ｆｉｇ邋１－１邋Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ邋ｏｆ邋ＲＯＳ，邋ＭＰＴ，邋ａｎｄ邋Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ邋Ｐａｔｈｗａｙ邋（Ｍａ邋Ｑｉ，邋２０１２）逡逑线粒体膜通透性转换孔的开放导致大量的Ｃａ２＋从线粒体基质流入细胞质中，打破了逡逑两者之间的化学平衡状态，进而使线粒体内膜不断伸展膨胀、ＰＴＰ开放，，最后导致线粒逡逑体膜因伸展过大而破裂。有研宄发现，体外培养的细胞受到外界刺激发生ＰＣＤ时，线逡逑粒体膜电位下降

２．２．１培养基渗透压和植物生长调节剂对外植体褐化的影响逡逑外植体培养６０邋ｄ时，在不同培养基上的外植体褐化率具有显著性差异（ｐ＜０．０５）逡逑（图２－１）。添加植物生长调节剂能显著促进外植体褐化（当培养基中含有２０邋ｇｉ－１蔗糖逡逑时，外植体褐化率较低，无植物生长调节剂时其外植体褐化率为４４．４％，有生长调节剂逡逑时外植体褐化率增加了邋４６．０９％；当培养基中添加７５邋ｇ．Ｌ－１蔗糖时，无植物生长调节剂，逡逑外植体褐化率为９４．１５％，有植物生长调节剂外植体１００％褐化）。较高的蔗糖浓度能增逡逑强外植体褐化（无植物生长调节剂时，培养基中添加７５邋ｇｉ－１蔗糖比２０邋ｇ－Ｌ－１蔗糖外植逡逑体褐化率增加了邋１１２．１６％；添加植物生长调节剂时，培养基中添加７５邋ｇ＇Ｌ－１蔗糖比２０逡逑ｇ．Ｌ－丨蔗糖外植体褐化率增加了邋６４．８２％）逡逑１００邋［厂］逦□邋７５ｇ－Ｌ－］邋ｇｒ；ａｉ＋ＮＡＡ＋６－ＢＡ逡逑Ｍ逦＾２０邋ｇ．Ｌ／１邋蔗糖＋ＮＡＡ＋６－ＢＡ逡逑｜８０邋■逦ｂ逦￥逦蠢篇逡逑ＩＳ６０＇逦ｉ逦｜逦Ｃ逡逑ｉｉ－逦＜逦１１逡逑Ｈ邋ｌｌｉｉｉ逡逑１２逦３逦４逡逑处理邋Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ逡逑图２－１渗透压和植物生长调节剂对水曲柳外植体褐化率的影响逡逑注：不同小写字母表示在尸0．0５水平上差异显著
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S792.41

【参考文献】

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本文编号：2708807