黄瓜LCD和DES基因的克隆及其对逆境胁迫的响应
发布时间：2020-12-24 21:32
硫化氢（H2S）是一种重要的气体信号分子,在动植物体内可以内源性地产生,调控植物的生长发育,提高植物抗逆能力。酶活性测定表明,L-半胱氨酸脱巯基酶（L-CDs）LCD和DES主要负责植物内源H2S的产生。黄瓜是重要的蔬菜作物,维生素含量丰富,黄瓜L-CDs的确定,有助于了解黄瓜抗逆机制,对黄瓜抗逆品种的选育具有重要指导意义。本论文研究黄瓜内源H2S信号对高温（37℃）、低温（4℃）、渗透胁迫（PEG8000）和弱光（遮光70%）环境的响应,以及黄瓜L-CDs的鉴定,结果如下:（1）黄瓜在4℃或PEG8000处理2-8小时,或在37℃、或弱光下处理4-8小时,H2S含量均高于对照;PEG8000处理2小时,或37℃、或弱光处理、或4℃处理4小时,H2S的产生速率增加。（2）CsaLCD基因响应高温、渗透胁迫和弱光条件,37℃处理2-8小时、PEG8000处理4-8小时、或弱光处理2小时可诱导其mRNA水平升高;CsaDES基因响应高温和低温胁迫,4℃处理2小时、或37℃处理4小时...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物中内源H2S的合成[8]
第一章文献综述5化系统[62-64]来帮助植物抵御高温胁迫。外源H2S处理减轻了根系中的电解质渗出，从而增加了热胁迫处理下玉米幼苗的发芽率和存活率[65]。冷胁迫会影响光合作用和呼吸作用，影响植物产量，还能导致植株死亡。H2S增加拟南芥、白菜、黄瓜等物种对低温胁迫的抗性。途径包括上调冷胁迫响应基因的表达[66]和调节抗氧化系合成[67,68]。H2S在低温诱导的葫芦素C（CuC）合成增加过程中充当了正调节剂，这也提高了黄瓜叶片对疫霉病的抗性[66]。图1.2H2S在植物响应非生物胁迫过程中的生理功能[56]Figure1.2PhysiologicalfunctionsofH2SinplantsagainstabioticstressH2S参与植物对重金属胁迫的响应[69-73]。重金属在自然界中含量很低，但是由于人类活动，如垃圾污染，工业废气排放，导致重金属在环境中扩散，对植物和人类产生毒害作用。在白菜、谷子、大麦、黄瓜中已报道，H2S能帮助植物抵御镉胁迫，减轻了镉处理对植物生长和代谢的抑制[44,75-77]。NaHS预处理可提高膜相关转录因子bZIP60的转录，从而抑制Hg向芽的转运，增加植物抗镉能力[78]。Fang等研究表明NaHS预处理可以缓解铬对谷子根尖细胞的损伤，通过体内和体外分子实验，提出H2S与Ca2+相互作用，调节重金属外排和吸收相关的基因，降低铬离子在谷细胞中的积累，缓解铬胁迫对植物的毒害作用[79]。1.1.5H2S的作用机制1.1.5.1H2S与激素之间的相互作用
黄瓜LCD和DES基因的克隆及其对逆境胁迫的响应122.3实验结果2.3.1逆境胁迫诱导黄瓜内源性H2S产生大量研究表明，当植物遭受干旱、高温、盐分、重金属等环境胁迫时，内源H2S信号将被激活。我们已经确定，H2S参与了低温诱导的黄瓜CuC合成增加[66]，为证实H2S信号参与逆境胁迫的普适性，本实验选用三叶一期黄瓜幼苗，分别用低温、高温、弱光、渗透（通过PEG8000处理模拟渗透胁迫）四种胁迫处理8小时，每2小时取一次样，测定叶片内源H2S含量和H2S产生速率。如图2.3.1.1A所示：当黄瓜在4℃、PEG8000、37℃处理2小时后，H2S含量均高于对照。弱光处理4小时后，H2S含量高于对照。植物的内源性硫化氢主要通过以Cys为底物，通过酶的催化反应，进而产生H2S。Cys的主要存在形式为L-Cys，因此以L-Cys为底物的酶催化反应是植物产生H2S的主要途径。因此，可以通过测定H2S产生速率来表征酶活性。如图2.3.1.1B所示，37℃、弱光、PEG8000处理2小时后，H2S的产生速率增加。4℃处理约4小时后，H2S的产生速率增加。由此说明，H2S信号确实参与到了黄瓜叶片抵御逆境胁迫的过程当中。此外，对一叶一心时期的黄瓜幼苗进行上述胁迫处理4小时，其子叶和真叶的内源H2S含量和H2S生成速率同样被诱导升高（图2.3.1.2），说明在不同生长时期的植株，内源H2S信号都对胁迫产生响应。图2.3.1.1逆境胁迫对黄瓜H2S产生的影响A.不同胁迫处理对黄瓜内源H2S含量影响。B.不同胁迫处理对黄瓜内源H2S产率影响。将三叶期黄瓜幼苗分别在4℃、37℃、40％PEG8000、弱光下处理2、4、6、8h后取样检测。0h表示未处理的对照。Fig.2.3.1..1TheeffectofstressesoncucumberendogenousH2Sgeneration.A.EffectsofdifferentstresstreatmentsonendogenousH2Scontentofcucumber.B.Effectso
本文编号：2936345
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物中内源H2S的合成[8]
第一章文献综述5化系统[62-64]来帮助植物抵御高温胁迫。外源H2S处理减轻了根系中的电解质渗出，从而增加了热胁迫处理下玉米幼苗的发芽率和存活率[65]。冷胁迫会影响光合作用和呼吸作用，影响植物产量，还能导致植株死亡。H2S增加拟南芥、白菜、黄瓜等物种对低温胁迫的抗性。途径包括上调冷胁迫响应基因的表达[66]和调节抗氧化系合成[67,68]。H2S在低温诱导的葫芦素C（CuC）合成增加过程中充当了正调节剂，这也提高了黄瓜叶片对疫霉病的抗性[66]。图1.2H2S在植物响应非生物胁迫过程中的生理功能[56]Figure1.2PhysiologicalfunctionsofH2SinplantsagainstabioticstressH2S参与植物对重金属胁迫的响应[69-73]。重金属在自然界中含量很低，但是由于人类活动，如垃圾污染，工业废气排放，导致重金属在环境中扩散，对植物和人类产生毒害作用。在白菜、谷子、大麦、黄瓜中已报道，H2S能帮助植物抵御镉胁迫，减轻了镉处理对植物生长和代谢的抑制[44,75-77]。NaHS预处理可提高膜相关转录因子bZIP60的转录，从而抑制Hg向芽的转运，增加植物抗镉能力[78]。Fang等研究表明NaHS预处理可以缓解铬对谷子根尖细胞的损伤，通过体内和体外分子实验，提出H2S与Ca2+相互作用，调节重金属外排和吸收相关的基因，降低铬离子在谷细胞中的积累，缓解铬胁迫对植物的毒害作用[79]。1.1.5H2S的作用机制1.1.5.1H2S与激素之间的相互作用
黄瓜LCD和DES基因的克隆及其对逆境胁迫的响应122.3实验结果2.3.1逆境胁迫诱导黄瓜内源性H2S产生大量研究表明，当植物遭受干旱、高温、盐分、重金属等环境胁迫时，内源H2S信号将被激活。我们已经确定，H2S参与了低温诱导的黄瓜CuC合成增加[66]，为证实H2S信号参与逆境胁迫的普适性，本实验选用三叶一期黄瓜幼苗，分别用低温、高温、弱光、渗透（通过PEG8000处理模拟渗透胁迫）四种胁迫处理8小时，每2小时取一次样，测定叶片内源H2S含量和H2S产生速率。如图2.3.1.1A所示：当黄瓜在4℃、PEG8000、37℃处理2小时后，H2S含量均高于对照。弱光处理4小时后，H2S含量高于对照。植物的内源性硫化氢主要通过以Cys为底物，通过酶的催化反应，进而产生H2S。Cys的主要存在形式为L-Cys，因此以L-Cys为底物的酶催化反应是植物产生H2S的主要途径。因此，可以通过测定H2S产生速率来表征酶活性。如图2.3.1.1B所示，37℃、弱光、PEG8000处理2小时后，H2S的产生速率增加。4℃处理约4小时后，H2S的产生速率增加。由此说明，H2S信号确实参与到了黄瓜叶片抵御逆境胁迫的过程当中。此外，对一叶一心时期的黄瓜幼苗进行上述胁迫处理4小时，其子叶和真叶的内源H2S含量和H2S生成速率同样被诱导升高（图2.3.1.2），说明在不同生长时期的植株，内源H2S信号都对胁迫产生响应。图2.3.1.1逆境胁迫对黄瓜H2S产生的影响A.不同胁迫处理对黄瓜内源H2S含量影响。B.不同胁迫处理对黄瓜内源H2S产率影响。将三叶期黄瓜幼苗分别在4℃、37℃、40％PEG8000、弱光下处理2、4、6、8h后取样检测。0h表示未处理的对照。Fig.2.3.1..1TheeffectofstressesoncucumberendogenousH2Sgeneration.A.EffectsofdifferentstresstreatmentsonendogenousH2Scontentofcucumber.B.Effectso
本文编号：2936345
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