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《西北大学》 2002年
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树木营养贮藏蛋白质的细胞学、生物化学和生物学功能的研究

田维敏  
【摘要】: 氮是植物生长发育不可缺少的一种大量矿质元素,对植物氮代谢的研究一直受到高度重视。近年来,关于氮素吸收、同化、转运和种子氮贮藏的研究已取得较大进展,但是,营养器官中氮贮藏的研究仍然是植物氮代谢研究的一个薄弱环节。 营养器官中的季节性氮贮藏是树木氮代谢的显著特征,在树木的生长发育及树木对逆境的反应方面起重要作用。因此,关于氮贮藏的知识也是果树和林木栽培技术发展的基础。 二十世纪八十年代后期,树木氮贮藏研究获得了重大进展:在树木的营养器官中发现一类专门的贮藏蛋白质,称之为营养贮藏蛋白质。 至今,对树木营养贮藏蛋白质的细胞学、生物化学性质和生物学功能了解得还很不够。对树木营养贮藏蛋白质的认识借鉴种子,往往把营养贮藏蛋白质的重要性与种子中的贮藏蛋白质相类比。一般认为,在根系当年从土壤中吸收和同化的氮不能满足树木当年生长发育的需要时,营养器官中贮藏的氮起着一种“缓冲作用”。这种认识严重制约着树木营养贮藏蛋白质的研究。 本文首先综述了植物N代谢的差异、树木营养器官N贮藏的早期研究工作和植物营养贮藏蛋白质的研究进展。采用光镜和电镜技术、PAGE、SDS-PAGE和免疫印迹技术、电泳凝胶过碘酸—Schiff试剂染色、间接免疫荧光和电镜免疫细胞化学定位技术以及cDNA克隆技术,较深入地研究了大叶桃花心木和巴西橡胶树的营养贮藏蛋白质的细胞学、生物化学性质和生物学功能。在此基础上,较广泛地研究了营养贮藏蛋白质在18科64属70种热带树木和15科28属30种2变种温带落叶树木中的分布,较系统地研究了营养贮藏蛋白质在蔷薇科(12属17种3变种)、豆科(9属10种1变种)和楝科(12属16种2变种)中的分 布、超微结构及其分离鉴定和糠科树木营养贮藏蛋白质的免疫相关性。 在大叶桃花心木的皮层、次生韧皮部和木质部的普通薄壁细胞的 中央大液泡里存在蛋白质内含物。这些细胞的周缘细胞质中通常含有 淀粉粒。在接近落叶期和无叶期,液泡蛋白质在植株中大量积累,主 要分布在次生韧皮部的射线薄壁组织细胞和韧皮薄壁细胞中,并且末 端小枝的液泡蛋白质比树干和大根的丰富。末端小枝液泡蛋白质的消 失与新梢生长过程是同步的,表明这些蛋白质被新梢生长所消耗。落 叶前环剥一年生枝条基部,萌发的新梢生长被抑制,环剥伤口下方液 泡蛋白质的消失受到阻碍。树干和根中液泡蛋白质的明显减少发生在 新梢形成之后,这些蛋白质的完全消失发生在相应器官形成层活动最 活跃的时期。在新梢叶片成熟后l个月,新梢茎的树皮组织就开始积 累液泡蛋白质,此时正值高温和长日照时期。 采用SDS干AGE技术,从大叶桃花心木末端小枝的树皮组织中分离 到两种才对含量高的蛋白质,分子量约 18 kDa和 ZI kDa。用 21 kDa 蛋白质的抗血清进行兔疫印迹分析表明,18 kDa蛋白质和 21 kDa蛋白 质有相同的抗原决定簇。免疫荧光和电镜免疫细胞化学定位证明,它 们是贮藏蛋白质细胞的液泡蛋白质内含物的主要成分。在树木年生长 周期的后期,18 kDa和 ZI kDa蛋白质分布于枝条、树干、大根和小 根,大量积累在这些器官的次生韧皮部和末端小枝及小根的次生木质 部中。在树木新的年生长周期中,随着新梢的发育,积累在末端小枝 中的贮藏蛋白质开始被消耗/新梢叶片成熟时,末端小枝中的 18 kDa 和 21 kDa蛋白质己完全消失,而树干和大根中的这两种蛋白质的含量 相对稳定,与落叶期相比几乎没有变化。树干和大根中的贮藏蛋白质 的动用与各自的维管形成层活动密切相关,它们的大量消失发生在维 管形成层活动的高峰期。到IC。月初,高部位树干的树皮中己开始积累 贮藏蛋白质而低部位树干的树皮组织中的贮藏蛋白质己减少到低水 平。新梢叶片成熟后的 1周,在新梢茎的树皮组织中就可检测到 18 kDa 和 21 kDa两种蛋白质。新梢叶片成熟后的 2周,这两种蛋白质明显增 多。此时,上一年形成的末端小枝的树皮组织中己检测不到 18 kDa和 ZI kDa两种蛋白质,树干和根中的贮藏蛋白质正在消失。这些结果表 明,营养贮藏蛋白质的积累是一种程序性合成,积累的蛋白质供下一 个生长发育阶段利用。结果,当年的新梢生长和维管形成层的活动优 先利用原来积累的贮藏蛋白质而不是当年新同化的N。这种机制为树木 正常的生长发育提供了一个相对稳定的内环境。树木的茎干在整个年 3 生长周期中都存在相当数量的营养贮藏蛋白质,这对于树木抵抗偶然 的N素胁迫具有重要的生
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:Q946

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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【共引文献】
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4 王连荣;李振侠;常美花;;落叶果树休眠生理研究进展[J];安徽农业科学;2008年07期
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9 王献友;覃兆海;;天然楝酰胺类似物的生物活性研究进展[J];安徽农业科学;2012年15期
10 吴广宇;熊亚婷;;椪柑不同枝类叶片叶绿素含量变化研究[J];现代农业科技;2006年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 高清华;叶正文;章镇;李世诚;吴钰良;苏明申;;树形对油桃幼树光截获能力和结果的影响[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
8 杨凤英;吕德国;秦嗣军;;NaCl和NaHCO_3胁迫对本溪山樱净光合速率及相关生理指标的影响[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
9 郑宝强;肖建忠;张涛;;营养液中氮磷钾浓度与冬红果叶片矿物质含量的相关性研究[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
10 兰海波;肖建忠;;萘乙酸(NAA)对盆栽冬红果不同时期观赏性状的影响[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王庆莲;苹果多胺和脯氨酸合成代谢相关基因的功能鉴定[D];山东农业大学;2009年
2 秦伟;新疆野苹果繁育特性及种质资源亲缘关系研究[D];新疆农业大学;2010年
3 Muharam Ali;抗条锈病小麦N95175抗性基因的遗传图谱与克隆[D];西北农林科技大学;2010年
4 夏惠;NCED和DHN基因的功能研究及遗传进化分析[D];西北农林科技大学;2010年
5 杨素苗;灌溉方式对红富士苹果根系水分生理特性影响的研究[D];河北农业大学;2011年
6 郑成岩;土壤水分与耕作方式对冬小麦水分利用特性和碳氮代谢及产量的影响[D];山东农业大学;2011年
7 王平;不同氮效率类型小麦氮代谢差异及其机理分析[D];山东农业大学;2011年
8 王延书;葡萄果实着色前后ABA代谢合成关键酶的基因表达分析[D];山东农业大学;2011年
9 菲利普;牡丹花芽发育与开花机制的生理研究[D];北京林业大学;2011年
10 张荻;百子莲花芽分化及开花机理研究[D];东北林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柴彦君;鄂北岗地不同品种冬小麦氮效率差异性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 高艳平;蓖麻成熟期胚抑制消减cDNA文库构建及其差异表达基因分析[D];华中农业大学;2009年
3 李红波;苹果不同品种和施肥方式的~(15)N吸收利用特性研究[D];山东农业大学;2010年
4 徐爱红;苹果不同授粉组合果实品质发育生理研究[D];山东农业大学;2010年
5 张晶楠;三种苹果树形的冠层结构与果实品质的相关性研究[D];山东农业大学;2010年
6 侯欣;不同光照条件下NO_3~-胁迫对黄瓜幼苗生理生化特性的影响[D];山东农业大学;2010年
7 龙杰;辣椒幼苗抗寒性及其调控研究[D];安徽农业大学;2010年
8 李荣涛;高效离心分配色谱分离纯化根皮苷及其氧化制备黄色素的研究[D];安徽农业大学;2010年
9 陈小明;梨果形偏斜因子研究[D];中国农业科学院;2010年
10 唐式敏;蒙古韭主要生物学特性及生理基础的研究[D];新疆农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚华建,于嘉林,金元,刘仪;甜菜坏死黄脉病毒外壳蛋白基因的表达及其表达产物抗血清的制备[J];病毒学报;1994年01期
2 刘大林,谷文英,秦玉玲,吕勇,吴敏,王留香;外源细胞分裂素对紫花苜蓿生长及品质的影响[J];草业科学;2005年10期
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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5 杨秀苹;油桃花芽自然休眠期间呼吸机制的研究[D];安徽农业大学;2004年
6 李霞;呼吸代谢对甜樱桃自然休眠的调控及破眠技术研究[D];山东农业大学;2004年
7 潘瑞英;荔枝营养贮藏蛋白质的分离鉴定及其与开花结实的关系[D];华南热带农业大学;2004年
8 郭彦青;杨树营养贮藏蛋白质动态变化规律的研究[D];南京林业大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 谭健晖;王以红;陈学政;蔡玲;朱高浦;;桉树无性繁殖衰退过程中的生理变化[J];北京林业大学学报;2007年03期
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7 郭彦青;杨玉珍;郭红彦;彭方仁;;杨树不同器官蛋白质和3种氮代谢酶的动态变化[J];南京林业大学学报(自然科学版);2006年06期
8 王卓;杨景豪;张建彬;刘菊华;金志强;徐碧玉;;香蕉ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及毒性与自激活效应检测[J];热带作物学报;2009年07期
9 张彦昌;赵德英;;果树氮素贮藏营养研究进展[J];山西农业科学;2009年01期
10 房玉林;耿万刚;孙伟;高春英;张昂;赵现华;孟江飞;张振文;;赤霞珠葡萄休眠及萌发过程中的氮素代谢[J];中国农业科学;2011年24期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭红彦;银杏营养贮藏蛋白质的分离鉴定及特性研究[D];南京林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 韩晨静;银杏与叶籽银杏胚珠发育的组织化学比较研究[D];山东农业大学;2011年
2 徐文斌;银杏营养贮藏蛋白的分离鉴定及特性研究[D];南京林业大学;2011年
3 秦琳;苦楝素提取工艺及动态变化研究[D];西北农林科技大学;2011年
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5 高春英;葡萄休眠和萌发过程中氮素代谢的研究[D];西北农林科技大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 刘竹兰;艾芸;周旻;刘建利;;蛋白质结合的喜树碱衍生物的合成[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集(上册)[C];2005年
8 王楚英;张俊虎;;硝酸银中毒1例报告[A];中华医学会急诊医学学会第六次全国急诊医学学术会议论文汇编[C];1996年
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10 朱海明;;骨显像剂~(99m)Tc-MDP的制备及注意事项[A];第三届全国核素显像暨核素治疗学术交流会论文汇编[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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