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《西北师范大学》 2017年
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脱落酸和活性氧调控高山离子芥线粒体膜结合态磷脂酶D的低温响应机制

何文平  
【摘要】:低温是环境中最普遍的胁迫因子,极端低温对植物的正常生长与发育会产生严重危害,因此研究植物对低温胁迫的应答对研究植物的抗寒性而言具有一定的实际意义。磷脂酶D(PhospholipaseD PLD)是一种位于膜上的磷脂水解酶,PLD功能的异常可以影响膜结构的完整性和功能的稳定性进而对植物细胞产生危害。因此研究植物细胞中的PLD对于研究膜的完整性和功能的稳定性及探究植物的耐受性而言具有相当重要的指导价值。环境胁迫往往能引发脱落酸(Abscisic acid ABA)和活性氧(Reactive oxygen ROS)的产生,而植物激素ABA和ROS在一定条件下能参与植物细胞的信号转导。基于此我们以低温(4℃、0℃和-4℃)为环境胁迫因子,以高山冰缘植物高山离子芥(choraspora bungean)试管苗为实验材料,通过外施ABA和抑制内源性ABA及外施H_2O_2和抑制NADPH氧化酶的方式研究ABA和ROS调控高山离子芥线粒体膜结合态PLD的低温响应机制。结果如下:(1)在4℃、0℃和-4℃胁迫下培养高山离子芥,其线粒体膜结合态PLD活性均得到不同程度的升高。添加10μmol·L~(-1)、50μmol﹒L~(-1)和100μmol·L~(-1) ABA处理后,ABA显著促进了PLD活性。当添加0.3μmol·L~(-1)内源性ABA合成抑制剂钨酸钠处理后,PLD活性在三个温度作用下降低。当用0.3μmol·L~(-1)钨酸钠和10μmol·L~(-1 )CaCl_2同时处理后,钨酸钠对PLD活性的抑制作用得到缓解。当用50μmol·L~(-1 )ABA和5μmol·L~(-1)钙离子螯合剂EGTA同时处理后PLD活性受到抑制。而50μmol·L~(-1 )ABA处理后膜Ca~(2+)含量显著低于对照组中膜Ca~(2+)含量。以上结果表明,低温胁迫下ABA可通过Ca~(2+)调控高山离子芥线粒体PLD活性。(2)在正常条件下外施1μmol·L~(-1)、5μmol·L~(-1)和10μmol·L~(-1)H_2O_2处理高山离子芥后,其线粒体膜结合态PLD活性与空白对照相比均得到不同程度的增加。以4℃、0℃和-4℃处理高山离子芥后,其H_2O_2含量相对于空白对照组而言增加。当添加12.5μmol·L~(-1 )NADPH氧化酶抑制剂DPI处理后,PLD活性相对于对照组PLD活性降低,而在该条件下膜结合态Ca~(2+)含量升高。当用12.5μmol·L~(-1 )DPI和10μmol·L~(-1 )CaCl_2同时处理高山离子芥后,PLD活性相对于DPI处理组PLD活性增加。当用5μmol·L~(-1)钙离子螯合剂EGTA处理高山离子芥后,PLD活性相对于对照组PLD活性降低。表明,低温胁迫下ROS可通过Ca~(2+)对高山离子芥线粒体膜结合态PLD活性进行调控。(3)在4℃、0℃和-4℃胁迫下培养高山离子芥,探究ABA对其抗氧化系统和渗透调节物质的作用。结果表明,在4℃和-4℃胁迫下对照组中SOD和CAT活性高于空白对照组;POD活性在4℃胁迫下活性升高;APX活性在4℃和-4℃胁迫的晚期升高。与此同时,对照组中膜的相对电导率增加、脯氨酸、可溶性糖含量降低。0℃胁迫下对照组中POD活性降低、APX活性呈波动式变化、脯氨酸和可溶性糖含量分别在72 h和48 h时含量升高、而可溶性蛋白含量降低。添加外源50μmol·L~(-1 )ABA处理高山离子芥后,在4℃、0℃和-4℃胁迫下POD、SOD、CAT和APX活性较对照组均得到不同程度增加;ABA处理显著降低了细胞膜的相对电导率,提高脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量。这些结果表明,低温胁迫下ABA提高了高山离子芥抗氧化酶系中相关酶活性、降低细胞膜渗透率、提高了脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q945.78

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