外源水杨酸对高温胁迫下葡萄幼苗生理特性的影响及诱导的蛋白激酶性质研究

发布时间：2017-04-30 02:11

  本文关键词：外源水杨酸对高温胁迫下葡萄幼苗生理特性的影响及诱导的蛋白激酶性质研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了明确外源水杨酸(salicylic acid,SA)对高温胁迫下葡萄幼苗耐热性和膜脂过氧化以及抗坏血酸-谷胱甘(ascorbate-glutathione,As A-GSH)循环代谢的影响;探明不同底物、不同处理时间、不同金属离子及浓度以及不同腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,ATP)浓度对蛋白激酶活性的影响;探明高温和外源SA诱导的蛋白激酶类型。本试验以两年生克瑞森无核葡萄苗为试验材料,探讨了外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗生理特性及其诱导的蛋白激酶性质。主要的研究内容和研究结果如下:1.高温胁迫下,葡萄幼苗叶片内丙二醛含量和电解质渗透率随着胁迫时间的延长而增加。喷施外源SA可以减少高温胁迫下丙二醛含量和电解质渗透率的增加量,特别是胁迫时间超过60min时,外源SA能够显著地降低丙二醛含量和电解质渗透率的增加量,从而有效保护了细胞膜的完整性;外源SA在高温胁迫下能够维持较高的超氧化物歧化酶(superoxidase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,并且随着胁迫时间的延长(120min)外源SA可以显著提高SOD、POD、CAT等细胞保护酶活性的增加量,增强了清除细胞内活性氧和自由基的能力;葡萄幼苗叶片的过氧化氢含量和超氧阴离子产生速率随着胁迫时间的延长而增加,叶片喷施外源SA能够显著减少过氧化氢含量和超氧阴离子产生速率,降低了膜脂过氧化程度,提高了葡萄幼苗的耐热性。2.高温胁迫条件下,葡萄幼苗叶片内的游离脯氨酸含量随着胁迫时间的延长而增加,可溶性蛋白含量随着胁迫时间的延长出现先增加后降低的变化趋势,在胁迫60 min时可溶性蛋白含量增加到最大。高温胁迫和外源SA均可以诱导刺激葡萄叶片蛋白激酶的活性,蛋白酶活性也出现了随着胁迫时间的延长先增加后降低的变化趋势,且蛋白激酶活性的变化与可溶性蛋白含量变化具有高度的一致性,即胁迫60 min时可溶性蛋白含量增加到最大时,蛋白激酶活性也同时增高到最大值。3.高温胁迫下,葡萄幼苗叶片内抗坏血酸(ascorbate,As A)在胁迫初期下降,高温抑制了As A的合成速度,As A含量有所下降。随后可能由于是葡萄对高温的适应性反应,As A含量升高,胁迫时长达到120min后As A含量又显著降低,其可能原因是长时间的高温加剧了活性氧代谢失衡,产生大量的自由基,As A作为抗氧化剂参与了自由基的猝灭,因此其含量降低。随着胁迫时间延长增加,外源SA可以促进还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量的积累,降低氧化型谷胱甘肽(oxidativeglutathione,GSSG)的含量。高温胁迫下喷施150μmol/LSA可以促进葡萄幼苗As A-GSH循环系统中As A、GSH含量的积累量,外源SA可以维持较高的As A-GSH循环系统中抗坏血酸过氧化物酶(ascorbic acid peroxidase,APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(monodehydroascorbate reductase,MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,GR)活性,降低较长时间高温胁迫(240min)下脱氢抗坏血酸(DHA)的含量,促进As A-GSH循环的快速有效的运转,降低植株的氧化伤害,缓解高温胁迫对葡萄幼苗的伤害作用。4.高温和外源SA诱导的葡萄幼苗叶片中存在着能以髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)为底物,促进蛋白质的磷酸化反应的蛋白激酶;建立了葡萄高温胁迫下蛋白质磷酸化反应实验体系:以MBP为磷酸化底物,反应时间以10min为最好;ATP适宜浓度为50μmol/L时,Mg2+对于激活SA预处理和高温胁迫诱导产生的蛋白激酶活性发挥具有重要作用,其浓度并非越高越好,但其适宜的浓度需要限定在一定范围,蛋白激酶活性会随着Mg2+浓度过大反而下降,最佳的Mg2+浓度以5.0mmol/L为宜。5.利用生物化学手段,采用专一作用底物MBP,利用蛋白激酶抑制剂W7和PD98059以及专一性蛋白磷酸酶YOP及其抑制剂Na3VO4,对高温胁迫和外源SA诱导的蛋白激酶性质进行了探索,初步推断出高温胁迫和外源SA处理条件下都可以诱导以MBP为磷酸化底物的蛋白激酶,且这两者诱导的激酶同属MAPK类型。
【关键词】：外源SA 葡萄幼苗 膜脂过氧化 蛋白激酶 AsA-GSH循环
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S663.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 缩略语表13-15
• 引言15-16
• 第一章 文献综述16-31
• 1.高温胁迫对植物生长和产量的影响16-17
• 2.高温逆境胁迫对植物生理特性的影响17-23
• 2.1 高温逆境对植物体内脯氨酸含量和蛋白含量的影响17-20
• 2.2 高温逆境对植物细胞膜脂过氧化的影响20-21
• 2.3 高温逆境对细胞膜保护酶系统的影响21-22
• 2.4 高温逆境对As A-GSH循环代谢系统的影响22-23
• 3.SA对植物的抗热性的影响23-25
• 4.高温胁迫下的信号转导25-27
• 5.高温及SA诱导的蛋白激酶及蛋白质磷酸化27-29
• 5.1 植物MAPK及其在植物细胞信号转导中的作用28-29
• 5.2 植物钙依赖性蛋白激酶(CDPK)及其在信号转导中的作用29
• 6.研究展望29-31
• 第二章 高温胁迫下外源SA对葡萄幼苗膜脂过氧化的影响31-43
• 1.材料与方法31-33
• 1.1 试验材料的培养31
• 1.2 试验设计31-32
• 1.3 实验指标及测定方法32-33
• 1.3.1 蛋白提取液的制备及蛋白激酶活性的测定32
• 1.3.2 抗氧化酶活性测定32-33
• 1.3.3 电解质渗透率和丙二醛含量的测定33
• 1.3.4 可溶性蛋白含量和游离脯氨酸含量的测定33
• 1.3.5 过氧化氢含量及超氧阴离子产生速率的测定33
• 1.4 数据分析33
• 2.结果与分析33-40
• 2.1 高温胁迫下，外源SA预处理对葡萄幼苗丙二醛含量和电解质渗透率的影响33-35
• 2.2 外源SA预处理对高温胁迫下葡萄幼苗可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的影响35-36
• 2.3 外源SA预处理对高温胁迫下葡萄幼苗蛋白激酶活性的影响36-37
• 2.4 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片SOD、POD、CAT活性的影响37-39
• 2.5 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片过氧化氢含量和超氧阴离子自由基产生速率的影响39-40
• 3 讨论40-42
• 4 本章小结42-43
• 第三章 SA对高温胁迫下葡萄叶片As A-GSH循环代谢的影响43-53
• 1.材料与方法43
• 1.1 试验材料培养、处理及试验设计43
• 1.2 测定的指标及方法43
• 1.2.1 抗氧化物质含量43
• 1.2.2 酶活性的测定43
• 1.3 数据处理43
• 2.结果与分析43-50
• 2.1 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内As A含量的影响43-44
• 2.2 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内DHA含量的影响44-45
• 2.3 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内GSSG含量的影响45
• 2.4 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内GSH含量的影响45-46
• 2.5 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内APX活性的影响46-47
• 2.6 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内GR活性的影响47
• 2.7 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内MDHAR活性的影响47-48
• 2.8 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片内DHAR活性的影响48
• 2.9 外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片As A/DHA的影响48-49
• 2.10外源SA对高温胁迫下葡萄幼苗叶片GSH/GSSG的影响49-50
• 3.讨论50-52
• 4.本章小结52-53
• 第四章 不同条件对高温及外源SA诱导的蛋白激酶活性影响53-67
• 1.材料与方法53-57
• 1.1 试验材料的培养53
• 1.2 实验处理及取样53-54
• 1.3 蛋白提取液的制备54
• 1.4 可溶性蛋白含量的测定54
• 1.5 不同实验条件下蛋白激酶活性的测定54-57
• 1.5.1 不同底物种类及浓度的蛋白激酶活性54-55
• 1.5.2 不同 ATP 浓度的蛋白激酶活性55-56
• 1.5.3 不同的反应时间56
• 1.5.4 不同的离子及其浓度56-57
• 2.结果与分析57-64
• 2.1 MBP和Histone-III对蛋白激酶活性的影响57-59
• 2.1.1 以MBP为底物时蛋白激酶活性的变化57-58
• 2.1.2 以Histone-III为底物时蛋白激酶活性的变化58-59
• 2.2 不同反应时间对蛋白激酶活性的影响59-60
• 2.4 以MBP为底物时不同离子及其不同浓度对蛋白激酶活性的影响60-63
• 2.4.1 不同浓度Ca2+对蛋白激酶活性的影响60-61
• 2.4.2 不同浓度Mg2+对蛋白激酶活性的影响61-62
• 2.4.3 ATP不同浓度对蛋白激酶活性的影响62
• 2.4.4 不同浓度Mn2+对蛋白激酶活性的影响62-63
• 2.5 以Histone-Ⅲ为底物时不同离子及其不同浓度对蛋白激酶活性的影响63-64
• 2.5.1 不同浓度Ca2+对蛋白激酶活性的影响63-64
• 2.5.2 不同浓度Mg2+对蛋白激酶活性的影响64
• 2.5.3 不同浓度Mn2+对蛋白激酶活性的影响64
• 3.讨论64-66
• 3.1 高温胁迫下蛋白质磷酸化底物种类及其浓度与蛋白激酶活性64-65
• 3.2 反应时间与蛋白激酶活性65
• 3.3 ATP浓度与蛋白激酶活性65
• 3.4 金属离子与蛋白激酶活性65-66
• 4.本章小结66-67
• 第五章 SA和高温胁迫诱导的蛋白激酶性质初探67-76
• 1.材料与方法67-68
• 1.1 试验材料的培养、处理及取样67
• 1.2 蛋白提取液的制备67
• 1.3 不同条件下蛋白激酶活性的测定67-68
• 1.3.1 W7处理对蛋白激酶活性的影响68
• 1.3.2 PD98059处理对蛋白激酶活性的影响68
• 1.3.3 特异性蛋白磷酸酶和Na3VO4处理对蛋白激酶活性的影响68
• 2.结果与分析68-74
• 2.1 W7对不同处理条件下蛋白激酶活性的影响68-70
• 2.1.1 W7对高温处理下蛋白激酶活性的影响68-69
• 2.1.2 W7对外源SA处理下蛋白激酶活性的影响69
• 2.1.3 W7对交叉处理下蛋白激酶活性的影响69-70
• 2.2 YOP和Na3VO4对不同处理条件下蛋白激酶活性的影响70-72
• 2.2.1 YOP和Na3VO4对高温处理条件下蛋白激酶活性的影响70-71
• 2.2.2 YOP和Na3VO4对SA处理条件下蛋白激酶活性的影响71-72
• 2.2.3 YOP 和 Na3VO4对交叉处理条件下蛋白激酶活性的影响72
• 2.3 PD98059对不同处理条件下蛋白激酶活性的影响72-74
• 2.3.1 PD98059对高温处理条件下蛋白激酶活性的影响72-73
• 2.3.2 PD98059对SA处理条件下蛋白激酶活性的影响73-74
• 2.3.3 PD98059对交叉处理条件下蛋白激酶活性的影响74
• 3.讨论74-75
• 4.本章小结75-76
• 第六章 研究结论、创新点与展望76-78
• 1.研究结论76
• 2.主要创新点76-77
• 3.后续研究计划及展望77-78
• 参考文献78-87
• 作者简介87-88
• 致谢88-89
• 导师评阅表89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韦朝领,袁家明;植物抗逆境的分子生物学研究进展(综述)[J];安徽农业大学学报;2000年02期

2 裴丽丽;郭玉华;徐兆师;李连城;陈明;马有志;;植物逆境胁迫相关蛋白激酶的研究进展[J];西北植物学报;2012年05期

3 余朝阁;魏岚;李天来;刘志恒;李琳琳;张亢亢;;钙对水杨酸诱导番茄叶片灰霉病抗性及防御酶活性的影响[J];西北植物学报;2012年06期

4 郁万文;曹福亮;;高温胁迫下银杏叶片部分渗透调节物质的动态变化[J];福建林业科技;2008年02期

5 郑宇;何天友;陈凌艳;陈礼光;荣俊冬;郑郁善;;高温胁迫下西洋杜鹃的生理响应及耐热性[J];福建林学院学报;2012年04期

6 刘萌;陈鹏;王洪芹;王红艳;;盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响[J];山东农业科学;2014年05期

7 回振龙;王蒂;李宗国;李朝周;李旭鹏;张俊莲;;外源水杨酸对连作马铃薯生长发育及抗性生理的影响[J];干旱地区农业研究;2014年04期

8 吴久峗;郭峰;刘翔宇;艾尔肯;肖丽;陈玲;;高温期不同处理对日光温室温度变化及葡萄生长的影响[J];北方园艺;2014年15期

9 侯舒婷;张倩;刘思岑;曾丽云;吴云;刘光立;;黄金香柳对水分胁迫的生长与生理响应[J];西北植物学报;2014年12期

10 缪秀梅;张丽静;陈晓龙;吴淑娟;牛得草;傅华;;水分胁迫下白沙蒿幼苗抗性与其膜脂构成关系研究[J];草业学报;2015年02期

  本文关键词：外源水杨酸对高温胁迫下葡萄幼苗生理特性的影响及诱导的蛋白激酶性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：336041