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《河南大学》 2016年
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拟南芥盐胁迫下线粒体超氧阴离子产生机制的研究

王欢  
【摘要】:盐胁迫严重影响植物生长发育和粮食产量,盐胁迫下细胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)大量生成,超氧阴离子(O_2~(.-))是ROS的最初生成形式,在植物生命活动中有独特的作用,但是目前O_2~(.-)研究的一个重要瓶颈缺乏体内精确检测O_2~(.-)的方法。因此,在植物体内检测O_2~(.-)的方法的建立和应用,对深入研究植物响应盐胁迫的生长和发育具有重要意义。Ca~(2+)也参与了植物的盐胁迫应答过程,细胞内Ca~(2+)信号如何与O_2~(.-)共同调节盐胁迫下植物的生长仍需深入研究。利用动物细胞中的O_2~(.-)特异指示剂cpYFP,通过改造使其定位于不同的亚细胞器,转基因筛选获得稳定遗传转基因植株。本课题组前期工作对胞质、叶绿体和线粒体等不同亚细胞定位的转基因材料进行分析检测,结果发现:在正常生理状态下,仅线粒体定位cpYFP(MCP)转基因植株细胞内有较强的荧光信号。本研究利用MCP研究了盐胁迫下,根细胞和叶肉细胞线粒体中O_2~(.-)的动态变化和产生机制,并对其在盐胁迫应答中的功能做了初步的分析。另外,利用定位于线粒体的Ca~(2+)指示剂Yc3.6(m),研究Ca~(2+)参与在NaCl诱导线粒体中O_2~(.-)产生过程中的作用。结果显示,盐处理可快速诱导拟南芥根尖和叶肉细胞原生质体线粒体O_2~(.-)的产生、累积,并在一定的NaCl浓度范围内,MCP荧光强度的变化是和NaCl的浓度正相关。使用Antimycin A(电子传递链复合体Ⅲ抑制剂)处理叶肉细胞原生质体后,NaCl诱导的线粒体荧光增强的效应被显著抑制。将MCP与胞质定位抗坏血酸过氧化物基因突变体apx1和线粒体定位谷胱甘肽过氧化物酶基因突变体gpx3缺失突变体杂交,检测发现:当NaCl处理apx1MCP和gpx3MCP时,NaCl诱导的线粒体O_2~(.-)荧光强度均高于MCP本身对照。通过qPCR检测了ETC抑制剂对盐处理后抗氧化酶编码基因的表达,结果发现,在Antimycin A处理后GPX3表达量减少。外源150 mmol/L NaCl处理可以迅速诱导根尖线粒体内Ca~(2+)浓度升高,且Ca~(2+)螯合剂能抑制NaCl诱导O_2~(.-)的产生。而Antimycin A处理Yc3.6(m)后,NaCl诱导根尖线粒体内Ca~(2+)浓度升高不受抑制。综上所述,本研究深入解析线粒体O_2~(.-)在盐胁迫等刺激下的动态变化、产生机制,有助于我们理解植物对盐胁迫等刺激的应答机制,为抗逆作物培育提供理论依据。
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q945.78

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