干旱胁迫下小麦发育籽粒胚细胞内结合态多胺的功能

发布时间：2017-04-14 05:23

  本文关键词：干旱胁迫下小麦发育籽粒胚细胞内结合态多胺的功能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：小麦是我们的主要粮食作物。在我国华北地区,小麦在授粉后的灌浆期经常遭受干旱胁迫(包括土壤干旱和干热风的大气干旱等)的侵扰,其产量因此而受严重影响。多胺是生物体内的一种次生代谢物质,分子量低,属于短链脂肪族含氮碱。越来越多的研究证明多胺对植物在逆境条件下的生长发育发挥重要生理调控作用。特别是在种子的发育过程中,胚中多胺代谢活跃,然而,有关多胺与小麦在子粒发育过程中抗旱性关系的研究较为罕见,特别缺乏干旱胁迫下小麦发育籽粒胚细胞内结合态多胺功能的有关报道。因此,我们以抗旱性差异显著的两个小麦品种洛麦22(抗旱性强)和豫麦48(抗旱性弱)为研究试材,在小麦授粉后的灌浆期采用根际土壤干旱胁迫处理,先探讨了在胚的器官水平上三种主要多胺的不同形态变化,在此基础上,深入细胞内部,研究细胞质膜、液泡膜和线粒体膜上的共价与非共价结合态多胺的功能,以及多胺对质膜、液泡和线粒体构象和微管骨架结构的影响,结果如下:干旱胁迫前期,发育籽粒胚中的游离态多胺(fPAs)含量升高,特别是游离态腐胺(fPut)大幅度升高,到后期,抗旱性强的品种洛麦22的fPut显著下降,游离态亚精胺(fSpd)、游离态精胺(fSpm)以及酸不溶性共价结合态腐胺(AISCC-Put)明显升高,而抗旱性弱的品种豫麦48一直保持着较高水平的fPut,fSpd、f Spm以及AISCC-Put变化不大,暗示了抗干旱能力的大小不仅取决于干旱胁迫前期fPut的快速积累,而且关键在于后期累积的fPut能否顺利转化为fSpd、fSpm以及AISCC-Put。施加外源多胺和多胺合成抑制剂的实验结果也支持这一观点。小麦籽粒无论是在灌浆期和成熟期,胚细胞质膜H+-ATPase活性的增强有利于提高小麦发育籽粒胚的抗干旱胁迫能力,质膜H+-ATPase活性提高的一个主要原因则与干旱胁迫下质膜上的非共价结合态(NCC)Spd、NCC Spm、共价结合态(CC)Put和CC Spd的水平升高有关;灌浆期胚液泡膜上NCC Spd以及CC Put水平的上升具有积极意义,通过维护膜上H+-ATPase和H+-PPase活性稳定而有利于提高抗干旱胁迫能力;灌浆期胚线粒体内膜上升高的NCC Spd和CC Put可能通过维持ATPase的水解活性和膜上巯基含量的稳定来提高胚的抗干旱胁迫能力。质膜、线粒体和液泡的构象因为遭受干旱的逆境胁迫而发生非正常改变,这些膜上的非共价结合的Spd和共价结合的Put在阻止这种构象的非正常改变过程中可能发挥重要作用。小麦发育籽粒胚细胞周质微管参与了植物对干旱胁迫的响应,并且多胺Spd对于干旱胁迫下胚细胞周质微管骨架结构的稳定起着重要作用。总之,干旱胁迫前期,fPut大幅度升高,到后期,fPut转化为fSpd和fSpm以及AISCC-Put,fSpd和fSpm进一步非共价结合到有关的生物膜上形成NCC Spd和NCC Spm,fPut和fSpd共价结合到有关的蛋白质上形成CC Put和CC Spd,这些结合态的多胺对于提高或者维持膜上主要蛋白的生物活性、稳定细胞、液泡和线粒体构象起重要作用;后期fSpd的升高促进了干旱胁迫下胚细胞周质微管骨架结构的稳定。
【关键词】：干旱胁迫 发育小麦籽粒胚 结合态多胺 H+-ATPase活性 亚显微结构 微管骨架
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 致谢4-7
• 缩略语(ABBREVIATION)表7-9
• 中文摘要9-11
• 文献综述 小麦的子粒发育调控、植物体内多胺以及亚显微微管研究进展11-30
• 1 小麦的籽粒发育过程与调控11-14
• 2 植物体内的多胺14-25
• 3 植物细胞的亚显微结构和微管研究25-30
• 引言30-32
• 第一章 小麦抗干旱能力的鉴定32-37
• 1 材料和方法32-33
• 2 结果与分析33-35
• 3 结论与讨论35-37
• 第二章 干旱胁迫下发育小麦籽粒胚中不同种类和形态多胺含量的动态变化以及与抗干旱能力的关系37-52
• 1 材料和方法38-39
• 2 结果与分析39-47
• 3 结论与讨论47-52
• 第三章 干旱胁迫下小麦发育籽粒胚细胞质膜上结合态多胺水平变化以及与质膜H+-ATPASE活性关系52-66
• 1 材料与方法53-55
• 2 结果与分析55-62
• 3 结论与讨论62-66
• 第四章 干旱胁迫下小麦发育籽粒胚液泡膜H+-ATPASE和H+-PPASE活性及结合态多胺含量的变化66-77
• 1 材料与方法67-68
• 2 结果与分析68-74
• 3 结论与讨论74-77
• 第五章 干旱胁迫下小麦发育籽粒胚线粒体膜ATPASE活性和膜上结合态多胺水平的变化77-85
• 1 材料与方法78
• 2 结果与分析78-82
• 3 结论与讨论82-85
• 第六章 小麦籽粒成熟期胚质膜上结合态多胺含量和H+-ATPASE活性的动态变化85-95
• 1 材料与方法86-88
• 2 结果与分析88-92
• 3 结论与讨论92-95
• 第七章 干旱胁迫、SPD和多胺合成抑制剂对灌浆期发育小麦籽粒胚细胞亚显微结构的影响95-105
• 1 材料与方法97-98
• 2 结果与分析98-101
• 3 结论与讨论101-105
• 第八章 SPD和干旱胁迫对灌浆期发育小麦籽粒胚细胞微管骨架结构的影响初探105-111
• 1 材料与方法106-107
• 2 结果与分析107-110
• 3 结论与讨论110-111
• 第九章 全文结论及展望111-114
• 1 全文结论111-112
• 2 特色和创新点112
• 3 遗憾与展望112-114
• 参考文献114-143
• ABSTRACT143-146
• 攻读博士期间的科研成果146

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