玉树白化机理研究

发布时间：2018-02-14 01:12

本文关键词： 低温诱导型白化玉树 Rubisco活性叶绿素合成可溶性蛋白显微和亚显微结构　出处：《山西大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：玉树(Crassula arborescens)属于景天科(Crassulaceae)青锁龙属(Crassula)植物,叶片肉质肥厚,储水能力强、耐旱、耐寒性极强。通过低温诱导玉树叶片产生颜色迥异、独特的玉树白化叶片,且叶片边缘有一圈红色围绕,不仅给人视觉上带来了独特感觉,也为园林景观增添了色彩。通过分析白化叶片Rubisco、叶绿素合成相关酶活性,进而判断玉树叶绿体基因组和细胞核基因组之间双向信号传导和应答反馈机制系统的协调表达,进一步为玉树叶片白化机理提供理论依据。本课题通过低温诱导玉树(Crassula arborescens)正常叶片白化,利用酶标仪分析白化叶片在复绿过程中Rubisco活性变化,进而判断玉树白化叶的固碳能力、存活能力和实用价值；通过叶绿素合成关键酶活性变化差异来评价叶绿素的合成能力；通过可溶性蛋白的变化来评价白化叶片的生命活动；通过光镜和电镜技术比较两者在显微和亚显微结构上的差异,即通过组织结构、细胞结构和超微结构来判断低温诱导玉树白化叶与正常叶在结构方面的差异,进一步推断其代谢水平。利用酶标仪分析酶活变化结果表明：低温诱导型白化玉树Rubisco的初始活性(156.23pg/ml)较完全复绿叶片(323.43pg/ml)时低,不到正常叶片的一半,但是仍可进行光合作用合成有机物。说明玉树全白叶片具有光合作用能力,可以存活,具有观赏价值；叶片可溶性蛋白的变化方式与Rubisco的变化方式一致,表明在低温诱导下,白化叶片叶绿体核糖体翻译过程可能出现异常；低温诱导型白化玉树叶片在复绿过程中,玉树全白叶片Rubisco活性和可溶性蛋白含量逐步升高。分析表明：随着叶片色素含量的增加,叶绿体光合作用逐渐增强,叶片内光合产物逐步积累,进而促进植株体内生命能量物质和可溶性蛋白含量的增加。叶绿素合成关键酶谷氨酰-tRNA还原酶(GluTR)与Mg2+-螯合酶和原叶绿素酸酯氧化还原酶(POR)活性呈现负相关。在低温的诱导下,起始玉树白化植株GluTR活性相对较高,这样就使得中间产物ALA大量积累,导致叶绿素生物合成后续阶段的中间产物明显减少,这与Mg2+-螯合酶和POR活性在起始阶段较低相符。由此初步推测：叶绿素生物合成可能受阻于从谷氨酰-tRNA到原卟啉IX的生物合成阶段。通过Rubisco活性的变化来判断玉树白化叶的固碳能力、存活能力和实用价值,再通过与叶绿素合成关键酶的活性来评价叶绿素的合成能力,可为低温诱导玉树白化机理提供理论依据。对玉树复绿叶片和低温诱导型白化叶片进行光镜和电镜观察,光学显微镜的观察结果表明：玉树叶表皮细胞的气孔器呈不等细胞型(Anisocytic type),叶表皮细胞扁平状,叶肉组织细胞无栅栏组织和海绵组织的分化。低温诱导型白化玉树气孔结构与正常玉树相似呈不等细胞型,但大多闭合,且表皮细胞下方有许多被染成深褐色的异细胞；而正常玉树叶表皮气孔器大多开放。表明：为了避免水分过度散失和保证光合作用的正常进行,白化玉树气孔暂时关闭。透射电子显微镜的观察结果表明：低温诱导型白化玉树叶肉组织细胞中叶绿体数量较少,多呈长椭圆形或球形,结构相对比较疏松,基粒片层稀疏。在非全白时期,叶绿体内出现大量的集中在叶绿体膜边缘的囊状小泡,随后这些囊状小泡变成空泡,且靠近空泡的部位叶绿体基粒垛叠层变模糊,基粒类囊体结构遭到不同程度的破坏,这表明叶绿体在不断退化；直至全白时期,部分叶绿体彻底解体、线粒体内嵴几乎完全退化消失,仅剩细胞壁形成网格状的轮廓,未见有结构完整的叶绿体和线粒体结构,几乎没有其他细胞结构,说明此时的细胞已完全退化。而复绿玉树的叶绿体基粒片层清晰明显,线粒体内嵴结构清晰。扫描电子显微镜观察结果表明：正常玉树叶片淀粉颗粒、脂滴和糊粉粒相比低温诱导型白化玉树更密集,说明其叶绿体光合作用较强；两者维管束结构无明显差异,但在低温诱导型白化玉树内见到许多贮藏蛋白质的结晶或无定形固体结构的内含物,这些内含物较完全复绿时的玉树多。通过组织结构、细胞结构和超微结构来判断低温诱导玉树白化叶与正常叶在结构方面的差异,进一步推断其代谢水平。
[Abstract]:In this paper , the activity of Rubisco activity and the content of soluble protein in the leaves of Yushu were evaluated by means of light microscope and electron microscopy . The photosynthetic ability of chlorophyll was evaluated by the activity of the key enzymes in the synthesis of chlorophyll , which could provide a theoretical basis for the formation mechanism of Yushu .

【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q945

【参考文献】