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《四川农业大学》 2007年
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低温胁迫与锻炼对草莓生理特性的影响和草莓几丁质酶基因的克隆

罗娅  
【摘要】: 草莓是目前果树保护生产中种植面积最大的一个树种,由于南方冬季温度较高,草莓的越冬保护措施不严格,再加上温室的低温逆转现象,草莓在栽培过程中往往会受到偶发性的短时低温伤害,从而给草莓生产带来巨大损失。但是关于低温对草莓的影响和低温锻炼提高草莓抗寒性的研究至今还未见报道。 本试验以草莓栽培品种‘章姬’(Fragaria ananassa cv. Toyonaka)和‘丰香’(Fragaria ananassa cv. Akihime)为试材,研究0℃低温胁迫对草莓离体叶片抗氧化代谢的影响以及0℃、4℃和10℃三种不同温度低温锻炼和脱锻炼下体内所发生的各种生理生化变化,以探索草莓抗寒性形成的生理生化机制。 低温锻炼将诱导几丁质酶等病程相关蛋白,而且几丁质酶是一种双功能酶,在抗寒过程中也发挥着重要的作用。因此,本试验拟从草莓叶片中克隆出几丁质酶基因,为进一步从分子水平上研究几丁质酶在低温锻炼期间提高草莓抗寒性的作用奠定基础。研究的主要结果如下: (1)低温胁迫使O_2~-,H_2O_2,细胞脂膜相对透性(PMP),MDA含量明显增加,叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)含量减少,说明O_2~-,H_2O_2含量的增加以及Chl,Car含量的降低与生物膜的损伤相关。 (2)低温胁迫启动了草莓体内抗氧化防御体系,草莓叶片内游离脯氨酸,可溶性糖,可溶性蛋白等渗透调节物质迅速增加,除‘章姬’叶片内的脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性以及抗坏血酸(AsA)含量,AsA/DHA比率较对照有轻微下降外,各种抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加,从而共同协调减轻低温胁迫对草莓造成的氧化损伤。 (3)各种抗氧化酶活性在胁迫初期迅速提高是植物对外界环境的一种应激和自我保护反应。 (4)在抗坏血酸—谷胱甘肽循环(AsA-GSH cycle)中,抗坏血酸过氧化物酶(APX)对环境变化非常敏感,具有较强的氧化AsA的能力,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)是再生AsA的主要酶。 (5)在低温胁迫下,栽培品种‘丰香’较‘章姬’具有更强的抗低温胁迫能力。 (6)低温锻炼对膜造成了一定程度的伤害,但这种损伤具有可逆性,在脱锻炼后,其损伤程度有所降低。 (7)低温锻炼使草莓体内可溶性糖,可溶性蛋白质和游离脯氨酸等渗透调节物质含量和抗氧化剂AsA含量增加,SOD,CAT,POD,APX,脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR),MDHAR和谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性增加,从而增强膜结构的稳定性,提高植物的抗寒性。脱锻炼后幼苗还具有较强的清除活性氧的能力。 (8)低温锻炼期间,AsA/DHA比率增加,从而增强了草莓叶片内AsA—GSH循环清除H_2O_2能力。 (9)通过PCR技术,从草莓‘丰香’和‘章姬’叶片中分别克隆了1个几丁质Ⅱ类基因,测序结果表明,克隆片段长度为1575bp。结构分析表明,两个基因的实际长度为988bp,含2个外显子和1个内含子。序列同源性分析表明,两者的核苷酸同源性为99.05%,推导的氨基酸同源性为98.56%。所克隆基因与草莓‘Chandler’Chi2-1基因(AF147091)核苷酸序列同源性为99%,所编码的氨基酸序列同源性为98%,但与其它物种chi2基因编码的氨基酸序列同源性在50%左右。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S668.4

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