不同胁迫条件下沙冬青叶片膜脂组成和叶绿体FAD基因功能分析

发布时间：2020-04-13 03:24

【摘要】：膜脂是构成细胞膜系统的基本骨架,其组成及不饱和度与植物抵抗温度胁迫等逆境密切相关。沙冬青是中亚荒漠区唯一的常绿阔叶植物,具有极强的抗寒抗旱特性。本论文围绕沙冬青叶片膜脂组成及不饱和度与抗逆性的关系开展了三方面工作:(1)分析了在室内不同胁迫处理下和野外复合逆境中叶片脂肪酸不饱和度以及叶绿体膜脂相对含量与不饱和度的变化；(2)分析了叶绿体脂肪酸去饱和关键酶基因在不同胁迫条件下的表达变化；(3)克隆了叶绿体co-3脂肪酸去饱和酶基因AmFAD7和AmFAD8在抗逆性中的功能。主要结果如下:(1)在沙冬青叶片中共检测到11种脂肪酸,其中包括亚油酸(18:2)和亚麻酸(18:3),但无十六碳二烯酸(16:2)和十六碳三烯酸(16:3),因此该物种属于18:3植物。(2)在室内培养的沙冬青幼苗叶片中,脂肪酸不饱和度在低温和干旱处理下增加,而在热和盐胁迫处理下降低。在野外自然生长的沙冬青成株叶片中,脂肪酸不饱和度在夏季较低,在秋季和冬季较高。(3)在低温处理下,室内培养的沙冬青幼苗叶片中叶绿体膜脂组分单半乳糖甘油二酯(Monogalactosyldiacylglycerol,MGDG)、磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol,PG)和硫代异鼠李糖甘油二酯(Sulfoquinovosyldiacylglycerol,SQDG)含量降低,而双半乳糖甘油二酯(Digalctosyldiaculglycerol,DGDG)含量增加，同时这四种脂类的脂肪酸不饱和度均增加。在热胁迫处理下,MGDG和DGDG含量降低,PG和SQDG含量增加,而四种脂类的脂肪酸不饱和度均降低。在干旱处理下,MGDG含量降低,而其余三种脂类含量均增加；DGDG中脂肪酸不饱和度增加,而其余三种脂类的不饱和度均降低。在盐胁迫处理下，MGDG和PG含量降低,DGDG和SQDG含量增加,四种脂类的脂肪酸不饱和度也均增加。有趣的是,在四种胁迫处理下MGDG的含量均降低,而DGDG与MGDG的比值均增加。在野外生长的成株叶片中,在春季和初夏MGDG含量较高,DGDG含量较低,而在其他季节这两种组分的含量正好相反。此外,在春季PG的脂肪酸不饱和度较高；在夏季MGDG和DGDG的不饱和度较低；在秋季MGDG和SQDG的不饱和度较高;在冬季四种脂类的不饱和度均较高。与室内培养的幼苗相比,野外生长的成株叶片中DGDG含量以及DGDG与MGDG的比值均较高。此外,其MGDG的不饱和度较低,而其余三种脂类不饱和度较高。(4)在沙冬青幼苗叶片中,持续两周的低温处理使AmFAD7和AmFAD8的转录水平高于对照,而AmFAD6低于对照；持续两周的热处理引起AmFAD6和AmFAD8的转录水平先上调后下调,而AmFAD7的转录水平始终低于对照；同样时长的干旱处理可诱导AmFAD6和AmFAD8，尤其是后者转录水平上调,而AmFAD7则下调；盐胁迫处理一周后可引起这三个基因的转录水平均上调。在野外生长的沙冬青嫩叶中,AmFAD6的转录水平在冬季略低于其他季节;AmFAD7的转录水平在秋、冬季总体上高于春、夏季；AmFAD8的转录水平在全年无明显的规律性变化。(5)AmFAD7和AmFAD8的编码蛋白分别由455和457个氨基酸残基组成,其中均含有1个叶绿体转运肽和3个保守的组氨酸簇。二者的gDNA编码区分别由2247 bp和2132 bp组成,其中均含有7个内含子和8个外显子。(6)在AmFAD7和AmFAD8的启动子中均包含光照和激素作用元件,在AmFAD8的启动子中还有低温和脱水应答元件。(7)在0～48 h胁迫处理期间,AmFAD7在幼苗地上部的表达量受低温和高温诱导而上调,但被盐胁迫抑制而下调;在幼苗根中,该基因则受低温和盐胁迫的诱导,而被热胁迫抑制。AmFAD8在幼苗地上部中受低温和盐胁迫诱导,而被热胁迫抑制；在幼苗根中,该基因受盐胁迫诱导而上调,被低温和热胁迫抑制而下调。(8)在野外生长植株中,AmFAD7和AmFAD8均在嫩叶中表达量最高,而分别在嫩枝和侧根中表达量最低。(9)AmFAD7和均可以提高其转基因拟南芥的抗冻性和耐旱性(AmFAD8耐旱作用更明显),但却降低了其耐热性。此外,转基因株系在低温和干旱胁迫下细胞膜的稳定性和抗氧化胁迫能力均明显提高。
【图文】：

图２拟南芥中两条甘油脂的合成途径［１８］逡逑Ｆｉｇ．２邋Ｔｈｅ邋ｔｗｏ－ｐ?

不同胁迫条件下沙冬青叶片膜脂组成和叶绿体FAD基因功能分析

图４三个／１／Ｔ７；ＭＺ７基因ＲＴ－ｑＰＣＲ引物质量的评估逡逑Ｆｉｇ．４邋Ｐｒｉｍｅｒ邋ｑｕａｌｉｔ?
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945.78

【参考文献】