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《集美大学》 2014年
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高温、失水胁迫下坛紫菜抗氧化酶系统的初步研究

肖海东  
【摘要】:坛紫菜(Pyropia haitanensis)是我国南方沿海一种重要的经济藻类,是继海带之后的第二大栽培海藻。随着坛紫菜养殖业的不断发展,对坛紫菜种质提出了更高的要求,研究者们先后选育出多个坛紫菜耐高温新品系,使得坛紫菜的品质得到了不断改良,其耐高温性能也不断提高。但是目前关于不同品系坛紫菜抗逆性差异的研究很少,关于坛紫菜对高温、失水胁迫响应机理了解的也不清楚。本论文对影响坛紫菜抗逆性能的重要因子—抗氧化系统进行研究,旨在初步了解坛紫菜的逆境胁迫响应机制,为培育抗逆性更强的坛紫菜新品系提供理论依据。主要结果如下:1、通过数据库查找和比对,在坛紫菜全转录组数据中共检索到54条与抗氧化酶系统相关的Unigene。其中,Mn-SOD8条,Cu/Zn-SOD 4条,GPX 8条,CAT 5条,APX 3条,GR 3条,MDAR 6条,TrxR 6条,PrxR 10条。2、采用RACE和普通PCR扩增的方法,以注释得分最高的unigene序列作为核心序列,克隆获得坛紫菜抗氧化酶系统中已知的全部10条抗氧化酶基因的全长序列,分别命名为PhMSD、PhCSD1、PhCSD2、PhGPX、PhCAT、PhGR、PhAPX、PhMDAR、PhPrxR、PhTrxR。它们的序列长度分别为973,1029,954,1027,1983,1800,1199,1413,838和1293bp,编码的蛋白氨基酸个数分别为224,134,216,184,542,548,224,359,162和388aa。3、基于植物和微藻细胞中已知的ROS清除通路,绘制了坛紫菜细胞中ROS清除通路图:坛紫菜细胞中ROS清除通路的完整性介于植物和微藻之间。在ROS清除通路各细胞器的分工上,坛紫菜和植物更为接近,ROS清除的主要部位为叶绿体和细胞质;在各细胞区室ROS的清除机制上,坛紫菜细胞质中的ROS清除通路与微藻接近,存在两条完整的由PrxR和CAT参与的“ROS-H_2O_2-H_2O”反应。4、采用实时荧光定量PCR技术检测了高温(29℃)和失水胁迫条件下野生型坛紫菜及耐高温新品系Z61和Z81中10种抗氧化酶基因的表达模式,结果表明多数抗氧化酶基因对逆境胁迫的响应并不十分积极。但是,在高温胁迫下,三个品系中PhCAT基因的表达量均极显著上调,由此推测PhCAT基因可能是坛紫菜抗氧化酶系统中响应高温胁迫的关键基因之一。此外,在高温胁迫条件下三个品系坛紫菜抗氧化酶基因的总体表达水平以Z61最高,野生型次之,Z81最低。说明抗氧化酶基因表达量与坛紫菜高温耐受性基本呈正相关。5、通过从生理和基因两个水平检测Z61抗氧化酶系统对高温胁迫的响应,推测出Z61细胞中ROS清除通路对高温胁迫的可能机制为:高温胁迫初期,·OH作为ROS信号,激活坛紫菜细胞质中的ROS清除通路,随后叶绿体ROS清除通路也被激活,高温胁迫12h,细胞质和叶绿体中ROS清除通路同时运转,细胞中ROS清除能力达到最大值,但随着高温胁迫的持续,相关酶活性受到长时间高温钝化的影响,叶绿体ROS清除能力减弱,随后细胞质ROS清除能力也逐渐减弱。此外坛紫菜抗氧化酶基因对低水平的失水胁迫不敏感,坛紫菜ROS清除通路基因网络对失水胁迫的响应具有互补性和灵活性的特点。本研究的结果将为坛紫菜高温、失水胁迫响应机制的阐明提供基础资料,同时也将为坛紫菜抗逆新品系的选育提供理论依据。
【学位授予单位】:集美大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S917.3

【参考文献】
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