硫化氢信号分子在刺槐-根瘤菌共生固氮体系中的作用研究
发布时间：2021-11-23 04:11
刺槐是一种木本豆科植物,是生态绿化的先锋树种,但在植被恢复过程中,氮素缺乏是影响刺槐树木生长主要限制因素。因此,如何调动豆科植物与根瘤菌共生固氮体系自身的固氮潜力,具有极其重要的意义。硫化氢（Hydrogen Sulfide,H2S）作为新的气体信号分子,在调控植物生理功能方面具有重要作用,例如:H2S可以调控植物适应高盐胁迫、离子毒害、干旱胁迫和温度胁迫等,进而促进植物的生长发育。前人研究表明:一氧化氮（Nitric Oxide,NO）作为气体信号分子可以通过调控结瘤过程中关键基因的表达而影响豆科植物根瘤的形成和衰老,并最终影响豆科植物共生固氮能力。那么,同样作为气体信号分子的H2S是否也涉及调控豆科植物根瘤形成和共生固氮过程?本研究以刺槐-根瘤菌共生体系为实验对象,从植物表型分析、生理生化指标测定、根瘤形态和结构、共生基因表达并结合转录组技术分析H2S信号分子在刺槐-根瘤菌共生体系中根瘤形成和固氮过程中的作用机制。取得如下主要结果:（1）用H2S供体NaHS处理刺槐幼苗,结...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根瘤器官发生(Wangetal.2011)
图 1-1 根瘤器官发生(Wang et al. 2011)Fig. 1-1 Nodule organogenesis根毛的尖端为根瘤菌侵染的起始位置，根瘤菌侵染主要有两种形式，一种是：痕侵入（crack infection）根瘤菌附着在豆科植物根部表皮上，在其破损处增殖，然从根细胞间隙直接侵入，并不借助其他组织，如白羽扇豆、花生、丁葵草等都是通裂痕侵入完成侵染(González-Sama et al. 2004)。另一种是：如图 1-2 所示，根毛侵染（hairs infection）(Geurts et al. 2005)。根毛细胞内形成侵染线（infection thread），根瘤从侵染线进入根内皮层细胞(Den et al. 2007; Fournier et al. 2008)。根毛侵染这种方式加高级，在豆科植物中也更加普遍存在。在侵染线形成后，侵染线会向结瘤处继续长并分叉，在根瘤原基处释放根瘤菌(Brett et al. 2010; Haag et al. 2013)。根瘤菌通过吞的方式进入宿主细胞，进入细胞之后根瘤菌会持续的分裂、生长，然后分化成类体。类菌体可以固氮，固定的氮进一步被合成氨基酸被植物利用。类菌体膜通过被运输的方式进行根瘤和豆科植物之间的物质交换(Brett et al. 2010)。
西北农林科技大学硕士学位论文.2.4 根瘤类型根据根瘤形态豆科植物根瘤主要分为两种：如图 1-3 所示，定型瘤和不定型瘤。型瘤在早期发育阶段细胞分裂，之后不再分裂，根瘤成熟后，形态一般呈圆形，内物分布均一。如：百脉根（Lotus japonicus）、大豆（Glycine max）。不定型瘤含有持分生组织，具有持续分裂能力，形态略显细长。如：紫花苜蓿（Medicago sativa）、豆（Pisum sativum）、刺槐（Robinia pseudoacacia）等。不定型瘤衰老区，细胞排列整齐，体积变大，间隙明显，开始退化(Filek et al. 1997; Yang et al. 1992)。侵染区有微弱的固氮能力，固氮区为最主要的进行生物固氮的区域。研究表明，不同结构的根瘤类型可能是由宿主植物和根瘤菌共同决定的。如大豆 S. fredii CCNWGSQ8 共生形成定型瘤；紫花苜蓿与 S. meliloti 1021 共生形成不定型瘤；S. fredii NGR234 属根瘤菌与合欢和豇豆等不同的宿主共生形成不同类型根瘤Yan et al. 2013)；刺槐与 Mesorhizobium amorphae CCNWGS0123 共生形成不定型根瘤，与 Pseudomonas sp.CH10048 共生形成定型根瘤(Shiraishi 2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苜蓿中华根瘤菌共生固氮相关基因突变体的分离和鉴定[J]. 张晴,余海翔,张忠明. 华中农业大学学报. 2019(01)
[2]硫化氢在植物中的生理功能及作用机制[J]. 尚玉婷,张妮娜,上官周平,陈娟. 植物学报. 2018(04)
[3]植物中的气体信号分子硫化氢:无香而立,其臭如兰[J]. 裴雁曦. 中国生物化学与分子生物学报. 2016(07)
[4]常见作物缺氮症状及防治方法[J]. 刘校丽,刘雪珂,王顺领. 农家参谋(种业大观). 2013(06)
[5]植物中硫化氢的生理功能及其分子机理[J]. 崔为体,沈文飚. 生命的化学. 2012(04)
[6]外源硫化氢对镉胁迫下黄瓜胚轴和胚根生理生化特性的影响[J]. 于立旭,尚宏芹,张存家,王秀峰,魏珉,杨凤娟,史庆华. 园艺学报. 2011(11)
[7]外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响[J]. 李东波,肖朝霞,刘灵霞,王金成,宋国力,毕玉蓉. 植物学报. 2010(03)
[8]Hydrogen Sulfide Promotes Root Organogenesis in Ipomoea batatas, Salix matsudana and Glycine max[J]. Hua Zhang1, Jun Tang2, Xiao-Ping Liu3, Yun Wang1, Wei Yu1, Wei-Yan Peng1, Fang Fang1, Dai-Fu Ma2, Zhao-Jun Wei1 and Lan-Ying Hu1 (1School of Biotechnology and Food Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2Xuzhou Sweet Potato Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, National Sweet Potato Improvement Center, Xuzhou 221121, China; 3Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(12)
[9]生物固氮的研究现状初探[J]. 黎林. 韶关学院学报. 2009(03)
[10]Hydrogen Sulfide Promotes Wheat Seed Germination and Alleviates Oxidative Damage against Copper Stress[J]. Hua Zhang1,Lan-Ying Hu1,Kang-Di Hu1,2,Yun-Dong He1,Song-Hua Wang3 and Jian-Ping Luo1(1School of Biotechnology and Food Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China; 2Institute of Life Sciences,Beijing Normal University,Beijing 100875,China; 3Life Science College,Anhui Science and Technology University,Bengbu 233100,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(12)
博士论文
[1]中慢生根瘤菌Mesorhizobium amorphae CCNWGS0123全基因组测序和两套Ⅲ型分泌系统功能研究[D]. 王新叶.西北农林科技大学 2018
[2]刺槐中参与共生固氮的结瘤相关基因的分离鉴定和功能分析[D]. 陈红艳.西北农林科技大学 2015
硕士论文
[1]华癸中慢生根瘤菌7653R效应蛋白NopP的共生功能及蛋白互作研究[D]. 潘悦.华中农业大学 2014
[2]分子氢对土壤有效养分的影响及其机理初探[D]. 刘薇.华中农业大学 2001
本文编号：3513100
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
根瘤器官发生(Wangetal.2011)
图 1-1 根瘤器官发生(Wang et al. 2011)Fig. 1-1 Nodule organogenesis根毛的尖端为根瘤菌侵染的起始位置，根瘤菌侵染主要有两种形式，一种是：痕侵入（crack infection）根瘤菌附着在豆科植物根部表皮上，在其破损处增殖，然从根细胞间隙直接侵入，并不借助其他组织，如白羽扇豆、花生、丁葵草等都是通裂痕侵入完成侵染(González-Sama et al. 2004)。另一种是：如图 1-2 所示，根毛侵染（hairs infection）(Geurts et al. 2005)。根毛细胞内形成侵染线（infection thread），根瘤从侵染线进入根内皮层细胞(Den et al. 2007; Fournier et al. 2008)。根毛侵染这种方式加高级，在豆科植物中也更加普遍存在。在侵染线形成后，侵染线会向结瘤处继续长并分叉，在根瘤原基处释放根瘤菌(Brett et al. 2010; Haag et al. 2013)。根瘤菌通过吞的方式进入宿主细胞，进入细胞之后根瘤菌会持续的分裂、生长，然后分化成类体。类菌体可以固氮，固定的氮进一步被合成氨基酸被植物利用。类菌体膜通过被运输的方式进行根瘤和豆科植物之间的物质交换(Brett et al. 2010)。
西北农林科技大学硕士学位论文.2.4 根瘤类型根据根瘤形态豆科植物根瘤主要分为两种：如图 1-3 所示，定型瘤和不定型瘤。型瘤在早期发育阶段细胞分裂，之后不再分裂，根瘤成熟后，形态一般呈圆形，内物分布均一。如：百脉根（Lotus japonicus）、大豆（Glycine max）。不定型瘤含有持分生组织，具有持续分裂能力，形态略显细长。如：紫花苜蓿（Medicago sativa）、豆（Pisum sativum）、刺槐（Robinia pseudoacacia）等。不定型瘤衰老区，细胞排列整齐，体积变大，间隙明显，开始退化(Filek et al. 1997; Yang et al. 1992)。侵染区有微弱的固氮能力，固氮区为最主要的进行生物固氮的区域。研究表明，不同结构的根瘤类型可能是由宿主植物和根瘤菌共同决定的。如大豆 S. fredii CCNWGSQ8 共生形成定型瘤；紫花苜蓿与 S. meliloti 1021 共生形成不定型瘤；S. fredii NGR234 属根瘤菌与合欢和豇豆等不同的宿主共生形成不同类型根瘤Yan et al. 2013)；刺槐与 Mesorhizobium amorphae CCNWGS0123 共生形成不定型根瘤，与 Pseudomonas sp.CH10048 共生形成定型根瘤(Shiraishi 2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苜蓿中华根瘤菌共生固氮相关基因突变体的分离和鉴定[J]. 张晴,余海翔,张忠明. 华中农业大学学报. 2019(01)
[2]硫化氢在植物中的生理功能及作用机制[J]. 尚玉婷,张妮娜,上官周平,陈娟. 植物学报. 2018(04)
[3]植物中的气体信号分子硫化氢:无香而立,其臭如兰[J]. 裴雁曦. 中国生物化学与分子生物学报. 2016(07)
[4]常见作物缺氮症状及防治方法[J]. 刘校丽,刘雪珂,王顺领. 农家参谋(种业大观). 2013(06)
[5]植物中硫化氢的生理功能及其分子机理[J]. 崔为体,沈文飚. 生命的化学. 2012(04)
[6]外源硫化氢对镉胁迫下黄瓜胚轴和胚根生理生化特性的影响[J]. 于立旭,尚宏芹,张存家,王秀峰,魏珉,杨凤娟,史庆华. 园艺学报. 2011(11)
[7]外源硫化氢对豌豆根尖及其边缘细胞的影响[J]. 李东波,肖朝霞,刘灵霞,王金成,宋国力,毕玉蓉. 植物学报. 2010(03)
[8]Hydrogen Sulfide Promotes Root Organogenesis in Ipomoea batatas, Salix matsudana and Glycine max[J]. Hua Zhang1, Jun Tang2, Xiao-Ping Liu3, Yun Wang1, Wei Yu1, Wei-Yan Peng1, Fang Fang1, Dai-Fu Ma2, Zhao-Jun Wei1 and Lan-Ying Hu1 (1School of Biotechnology and Food Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2Xuzhou Sweet Potato Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, National Sweet Potato Improvement Center, Xuzhou 221121, China; 3Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2009(12)
[9]生物固氮的研究现状初探[J]. 黎林. 韶关学院学报. 2009(03)
[10]Hydrogen Sulfide Promotes Wheat Seed Germination and Alleviates Oxidative Damage against Copper Stress[J]. Hua Zhang1,Lan-Ying Hu1,Kang-Di Hu1,2,Yun-Dong He1,Song-Hua Wang3 and Jian-Ping Luo1(1School of Biotechnology and Food Engineering,Hefei University of Technology,Hefei 230009,China; 2Institute of Life Sciences,Beijing Normal University,Beijing 100875,China; 3Life Science College,Anhui Science and Technology University,Bengbu 233100,China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(12)
博士论文
[1]中慢生根瘤菌Mesorhizobium amorphae CCNWGS0123全基因组测序和两套Ⅲ型分泌系统功能研究[D]. 王新叶.西北农林科技大学 2018
[2]刺槐中参与共生固氮的结瘤相关基因的分离鉴定和功能分析[D]. 陈红艳.西北农林科技大学 2015
硕士论文
[1]华癸中慢生根瘤菌7653R效应蛋白NopP的共生功能及蛋白互作研究[D]. 潘悦.华中农业大学 2014
[2]分子氢对土壤有效养分的影响及其机理初探[D]. 刘薇.华中农业大学 2001
本文编号：3513100
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