硫化氢对镉胁迫下黄瓜幼苗根尖细胞程序性死亡的影响
发布时间：2021-08-06 12:23
硫化氢（H2S）作为近些年来继一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）后被发现的第三种气体信号分子,受到了广泛的研究和关注。大量研究证明H2S能调节植物生理功能,包括启动种子萌发、介导根系器官发生、气孔运动、促进光合作用、调节衰老和产量等。同时H2S参与植物逆境胁迫响应,包括温度胁迫、盐胁迫、低氧、重金属胁迫和干旱胁迫等。本试验通过研究H2S对镉（Cd）诱导黄瓜幼苗根尖细胞程序性死亡的影响,结合作物表型、细胞生理及分子水平的检测,说明H2S对Cd诱导的细胞死亡起到负向调控,为H2S抵御重金属胁迫提供理论参考。主要结果如下:1.黄瓜幼苗的根长和鲜重随着Cd（50、100、200和300μM）浓度的升高显著下降,当浓度为200μM时,根长为对照的一半。同时幼苗根系相对电导率和丙二醛（MDA）的含量也随着Cd浓度的升高呈上升趋势。当用200μM CdCl2处理48 h后,根系过氧化氢（H2O2）和超氧阴...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物响应重金属胁迫的信号网络[71]
甘肃农业大学2020届博士学位论文10CYS-C1（At3g61440），实际上作为β-氰基丙氨酸合酶（CAS）[80]。这种酶催化H2S和β-氰基丙氨酸的生成，并在线粒体中氰化物的解毒过程中发挥重要作用，以维持适当水平的氰化物[81]。在土壤中的特定硫酸盐转运子（SULTR）吸收硫酸盐后，硫的同化伴随着硫化氢的生成[82]。在植物体内，ATP-磺酰化酶（ATP-sulfurylase，ATPS）激活硫酸盐，然后APR和SiR通过亚硫酸盐还原成硫化物[72]。植物叶片能吸收大气中最丰富的硫气体羰基硫（COS）。在碳酸酐酶（CA；EC4.2.1.1）存在下，COS可以通过水合反应生成CO2和H2S[83]。植物内源H2S生物合成如图1-2所示。图1-2硫化氢生物合成示意图[84]Fig.1-2Schematicdiagramofhydrogensulfidebiosynthesis2.2硫化氢在植物生长发育中的作用根是植物吸收营养元素的重要器官，低浓度的H2S能促进根的发育。适宜浓度的H2S能促进黄瓜幼苗胚根和胚轴的伸长[85]。NaHS预处理后增加了甘薯根系内源H2S、IAA和NO的含量，通过H2S→IAA→NO的信号通路促进不定根的发育[86]。HO-1诱导剂血红素和H2S供体NaHS促进IAA缺陷型黄瓜外植体CsHO-1表达，促进不定根生长；与CO相同H2S以CsDNAJ-1和CsCDPK1/5为靶点，激活CDPKs，调节Ca2+通道，促进黄瓜不定根生长[87]。H2S通过提高小麦种子淀粉酶活性，提高了可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸，为种子萌发提供有利条件[88,89]。H2S对小麦、玉米、豌豆和大豆的萌发有积极的影响，且呈
甘肃农业大学2020届博士学位论文14图1-3H2S信号分子的生理功能[84]Fig1-3PhysiologicalfunctionofH2Ssignalmolecule3植物细胞程序性死亡3.1细胞程序性死亡的概述个体在整个生命周期中，细胞处于不断更新和死亡的动态平衡之中，其中一类细胞选择自主死亡，以适应环境和生长的需要。程序性细胞死亡（Programmedcelldeath，PCD）是由所谓的死亡受体或内在信号控制的，这些信号引导细胞在发育、对病原体或环境胁迫做出反应。细胞的死亡分为两种类型：一种是坏死，是一种非生理性的细胞死亡过程，它不受基因调控，是细胞受到强烈理化或生物因素的情况下引起细胞无序变化的死亡过程，另一种被动的、随机、不可逆转的伤害过程[116]。细胞程序性死亡的变化呈现多样性，首先是细胞核和细胞质发生固缩，内质网变松散并与细胞膜结合，核糖体和线粒体等发生聚集，但结构无明显改变，染色质凝集且边缘化，细胞核固缩成均一的致密物进而断裂，胞膜有小泡状的形成，膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面，胞膜结构仍然完整，最终可将程序性死亡细
【参考文献】：
期刊论文
[1]超表达SlSAMS1对番茄镉胁迫的缓解效应及抗氧化系统的影响[J]. 杨婉莹,孙莎莎,巩彪,李晓彤,刘越,史庆华. 核农学报. 2020(03)
[2]盐胁迫对小麦根系氧化损伤及细胞程序性死亡的影响[J]. 李有芳,王石平,丁金金,李卫华. 麦类作物学报. 2019(11)
[3]镉胁迫对黄瓜种子萌发及幼苗生理指标的影响[J]. 姜晓君,蒋英. 天津农业科学. 2019(10)
[4]植物谷胱甘肽代谢与镉耐性研究进展[J]. 范旭杪,秦丽,王吉秀,湛方栋,何永美,祖艳群. 西部林业科学. 2019(04)
[5]镉胁迫对马蔺根系形态及部分生理指标的影响[J]. 田小霞,毛培春,郭强,郑明利,张维成,孟林. 西北植物学报. 2019(06)
[6]拟南芥热激因子AtHsfA1a在低温胁迫下对细胞程序性死亡中Caspase-3活性的影响[J]. 郭丽红,徐娅,郤秋霞,李念,檀文涛,张学兰. 江苏农业科学. 2017(21)
[7]过表达细胞自噬基因ATG8f对植物响应镉胁迫的影响[J]. 赵慧,赵一博,辛翠花,郭江波. 分子植物育种. 2017(08)
[8]植物根系研究进展[J]. 张鋆鋆,刘冰洋,王一凡,许志文,张小全. 天津农业科学. 2016(11)
[9]镉对不同品种水稻光合作用的影响[J]. 滕振宁,方宝华,刘洋,何洋,杨坚,何小娥,张玉烛. 中国农业气象. 2016(05)
[10]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)
博士论文
[1]桂花花瓣衰老过程中细胞程序性死亡特征与机制研究[D]. 周媛.华中农业大学 2008
硕士论文
[1]外源半胱氨酸和一氧化氮对黄瓜镉胁迫的缓解效应[D]. 高荣侠.山东农业大学 2013
本文编号：3325768
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物响应重金属胁迫的信号网络[71]
甘肃农业大学2020届博士学位论文10CYS-C1（At3g61440），实际上作为β-氰基丙氨酸合酶（CAS）[80]。这种酶催化H2S和β-氰基丙氨酸的生成，并在线粒体中氰化物的解毒过程中发挥重要作用，以维持适当水平的氰化物[81]。在土壤中的特定硫酸盐转运子（SULTR）吸收硫酸盐后，硫的同化伴随着硫化氢的生成[82]。在植物体内，ATP-磺酰化酶（ATP-sulfurylase，ATPS）激活硫酸盐，然后APR和SiR通过亚硫酸盐还原成硫化物[72]。植物叶片能吸收大气中最丰富的硫气体羰基硫（COS）。在碳酸酐酶（CA；EC4.2.1.1）存在下，COS可以通过水合反应生成CO2和H2S[83]。植物内源H2S生物合成如图1-2所示。图1-2硫化氢生物合成示意图[84]Fig.1-2Schematicdiagramofhydrogensulfidebiosynthesis2.2硫化氢在植物生长发育中的作用根是植物吸收营养元素的重要器官，低浓度的H2S能促进根的发育。适宜浓度的H2S能促进黄瓜幼苗胚根和胚轴的伸长[85]。NaHS预处理后增加了甘薯根系内源H2S、IAA和NO的含量，通过H2S→IAA→NO的信号通路促进不定根的发育[86]。HO-1诱导剂血红素和H2S供体NaHS促进IAA缺陷型黄瓜外植体CsHO-1表达，促进不定根生长；与CO相同H2S以CsDNAJ-1和CsCDPK1/5为靶点，激活CDPKs，调节Ca2+通道，促进黄瓜不定根生长[87]。H2S通过提高小麦种子淀粉酶活性，提高了可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸，为种子萌发提供有利条件[88,89]。H2S对小麦、玉米、豌豆和大豆的萌发有积极的影响，且呈
甘肃农业大学2020届博士学位论文14图1-3H2S信号分子的生理功能[84]Fig1-3PhysiologicalfunctionofH2Ssignalmolecule3植物细胞程序性死亡3.1细胞程序性死亡的概述个体在整个生命周期中，细胞处于不断更新和死亡的动态平衡之中，其中一类细胞选择自主死亡，以适应环境和生长的需要。程序性细胞死亡（Programmedcelldeath，PCD）是由所谓的死亡受体或内在信号控制的，这些信号引导细胞在发育、对病原体或环境胁迫做出反应。细胞的死亡分为两种类型：一种是坏死，是一种非生理性的细胞死亡过程，它不受基因调控，是细胞受到强烈理化或生物因素的情况下引起细胞无序变化的死亡过程，另一种被动的、随机、不可逆转的伤害过程[116]。细胞程序性死亡的变化呈现多样性，首先是细胞核和细胞质发生固缩，内质网变松散并与细胞膜结合，核糖体和线粒体等发生聚集，但结构无明显改变，染色质凝集且边缘化，细胞核固缩成均一的致密物进而断裂，胞膜有小泡状的形成，膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面，胞膜结构仍然完整，最终可将程序性死亡细
【参考文献】：
期刊论文
[1]超表达SlSAMS1对番茄镉胁迫的缓解效应及抗氧化系统的影响[J]. 杨婉莹,孙莎莎,巩彪,李晓彤,刘越,史庆华. 核农学报. 2020(03)
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[3]镉胁迫对黄瓜种子萌发及幼苗生理指标的影响[J]. 姜晓君,蒋英. 天津农业科学. 2019(10)
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[5]镉胁迫对马蔺根系形态及部分生理指标的影响[J]. 田小霞,毛培春,郭强,郑明利,张维成,孟林. 西北植物学报. 2019(06)
[6]拟南芥热激因子AtHsfA1a在低温胁迫下对细胞程序性死亡中Caspase-3活性的影响[J]. 郭丽红,徐娅,郤秋霞,李念,檀文涛,张学兰. 江苏农业科学. 2017(21)
[7]过表达细胞自噬基因ATG8f对植物响应镉胁迫的影响[J]. 赵慧,赵一博,辛翠花,郭江波. 分子植物育种. 2017(08)
[8]植物根系研究进展[J]. 张鋆鋆,刘冰洋,王一凡,许志文,张小全. 天津农业科学. 2016(11)
[9]镉对不同品种水稻光合作用的影响[J]. 滕振宁,方宝华,刘洋,何洋,杨坚,何小娥,张玉烛. 中国农业气象. 2016(05)
[10]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)
博士论文
[1]桂花花瓣衰老过程中细胞程序性死亡特征与机制研究[D]. 周媛.华中农业大学 2008
硕士论文
[1]外源半胱氨酸和一氧化氮对黄瓜镉胁迫的缓解效应[D]. 高荣侠.山东农业大学 2013
本文编号：3325768
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