外源表油菜素内酯（2,4-EBL）对镉（Cd）胁迫下番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）幼

发布时间：2020-08-15 10:27

【摘要】：镉(Cd)是土壤重金属主要污染物,同时也是蔬菜的主要重金属污染物之一。Cd极易富集于蔬菜和其他食物当中,然后通过食物链,进入人体或其他生物体当中,对动植物体产生危害,严重破坏生态环境。番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是茄科番茄属一年生或多年生草本植物,同时也是我国重要的农作物之一。番茄受重金属毒害后有不同的表现,主要为老叶坏死,新叶失绿,叶柄和叶背面出现紫红色。2,4-外源表油菜素内酯(2,4-EBL)作为第六大植物激素,对植物生长发育具有重要的作用。关于2,4-EBL对植物生长发育的研究已经取得较多进展,然而2,4-EBL对重金属Cd胁迫下番茄幼苗的作用相关报道却很少。因此,本实验以常规栽培种番茄为实验材料,试验分为两个部分进行:第一部分是用2,4-EBL喷施Cd胁迫后番茄幼苗;第二部分是先用2,4-EBL浸种处理,然后进行Cd胁迫处理。通过研究外源2,4-EBL对Cd胁迫下番茄幼苗的形态特征、生长状态、生理响应以及2,4-EBL信号转导基因、金属转运基因、酶活性相关基因的表达量分析,旨在揭示2,4-EBL参与调控番茄响应Cd胁迫应答的生理机制。本试验结果表明:(1)生长状态:Cd胁迫后喷施2,4-EBL的处理组番茄主根长度显著增加,株高显著高于单一Cd对照组。浸种处理的番茄幼苗,浇灌Cd处理后与单一Cd处理组相比,浸种处理后浇灌Cd溶液(Td),株高、根长、鲜重均有不同程度的增加。与喷施处理方式相比,在相同生长时间内,浸种处理后的株高、根长、鲜重、干重高于喷施处理2,4-EBL的处理组。(2)生理响应:本试验测定2,4-EBL处理Cd胁迫下番茄幼苗叶片和根部的4种抗氧化酶活性(SOD、POD、APX和GR)表明,与单一Cd处理组相比,2,4-EBL+Cd处理组的抗氧化酶活性有不同程度的增加;2,4-EBL处理Cd胁迫后的番茄相对于单一Cd对照组的脯氨酸和MDA含量均下降,且叶片和根部都是从3d起差异显著。番茄幼苗叶片和根部浸种处理后浇灌Cd(Td)溶液的抗氧化酶活性,与单一水对照组(Ta组)相比酶活性略微升高,但是与单一Cd处理组相比显著降低。说明浸种后受Cd胁迫活性氧增长量不大,植株没有用过多的过氧化物酶来清除活性氧。从植株氧化损伤程度来看,抗氧化酶活性的变化量,脯氨酸、MDA含量波动趋势都可以显示出植株受重金属Cd胁迫的损伤程度降低。浸种2,4-EBL处理Cd胁迫后番茄幼苗的能力优于喷施处理。(3)基因表达:单一Cd处理组与2,4-EBL+Cd组相比,番茄根中BAK1基因、BRI1基因、BES1基因分别在3h、6h、12h增强表达;从6h起,叶片中APX1基因表达量升高,根部(3h~12h)的APX1基因表达量也高于单一Cd处理组。无论是喷施2,4-EBL处理Cd胁迫的番茄幼苗还是浸种处理后受Cd胁迫,番茄叶片中IRT1基因表达量均呈现上升趋势,而根中只有浸种的处理表达上调。(4)番茄BAK1基因编码区全长序列的克隆及生物信息学分析:本实验以番茄为材料,利用同源克隆方法,得到1个油菜素内酯信号转导基因的cDNA全长序列。测序结果与GenBank的参照序列同源性达99%,该基因序列长度为1671bp,编码218个氨基酸。结果表明该蛋白质二级结构主要由42.20%的α螺旋、11.01%的β折叠以及28.44%无规则卷曲共同构成,此外还有少量的延伸链(18.35%)。番茄与绒毛状烟草、烟草、马铃薯、潘利娜番茄互为并系,支持率仅为50%。(5)番茄BES1基因编码区全长序列的克隆及生物信息学分析:利用同源克隆方法对番茄基因进行克隆,克隆得到1个EBL信号转导基因BES1的cDNA全长序列,其序列长度为1218 bp,编码325个氨基酸。对番茄BES1蛋白进行二级结构预测,结果表明该蛋白质二级结构主要由18.15%的α螺旋、8.92%的β折叠以及60.62%的无规则卷曲共同构成,此外还有少量的延伸链(12.31%)。番茄和潘利娜番茄与马铃薯具有较高的同源关系。
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X173;S641.2
【图文】：

信号转导,磷酸酶,甾类

哈尔滨师范大学硕士学位论文当细胞中甾类分子浓度低时，BAK1 与 BRI1 的协同作用受到 BKI1 和 BRI1二聚体相互作用的抑制，进一步抑制 BRI1 的功能。然后 BIN2 开始响应调控时 BES1 和 BZR1 受磷酸酶解。BZR1 基因磷酸酶解后，BZR1 磷酸蛋白酶降低R 基因合成受机制，提高了 BR 基因表达量[35]。当甾类分子的浓度持续增加后R 与 BRI1 基因相结合，促进 BAK1 和 BRI1 的作用方式，磷酸酶被蛋白酶激活终分离了 BRI1 与 BKI1 基因。成功激活后的 BAK1 和 BRI1 可能会间接抑制 BI性或激活 BSU1，以及同时存在两种情况，进而导致 BZR1 和 BES1 基因的去化[36]，降低 BR 表达水平；非磷酸化状态的 BES1 也会在积累于核中，结合成基因的启动子，进而在核中激活 BR 诱导基因的表达。

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