收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铜胁迫诱导蛋白的鉴定及CuZn-SOD在铜锈导的抗氧化防护中的作用

张红晓  
【摘要】: 铜是植物必需的营养元素,与电子传递和氧化还原的许多蛋白和酶变化有关。但过量的铜对植物十分有害,它影响植物的许多生理生化过程,如光合、色素合成、氮及蛋白质代谢,膜透性及矿质元素吸收等。此外,铜也是一种具有氧化还原活性的金属,Cu~+的自然氧化导致O_2~(·-)的形成,随后通过Fenton反应产生H_2O_2和·OH,所以铜胁迫也被看作是由ROS调节的抗氧化防护。一些实验结果显示:过量的铜影响植物中蛋白和巯基含量的变化;过量的铜也诱导植物中某些蛋白质,如金属硫蛋白(MT)、铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)、病原相关蛋白(PR)和热激蛋白(HSP)等的表达增加,但由于实验结果不具有普遍性,因此还需要进一步的证据。有不少报道表明,过量的铜引起植物中H_2O_2的积累和部分抗氧化酶活性的增加,但对铜胁迫下ROS的来源及抗氧化防护机制并不清楚。 本研究选取铜耐性植物海州香薷的根叶和水稻萌发种胚为实验材料,研究过量的铜对铜结合蛋白或其他胁迫诱导蛋白表达变化的影响;本研究选取铜耐性植物海州香薷根叶为实验材料,研究过量的铜对ROS产生、CuZn-SOD酶活性变化及抗氧化防护的影响。主要的研究结果如下: 溶液培养条件下,过量的铜处理6天显著增加海州香薷根叶和水稻种胚中铜的积累,同时,过量的铜也显著抑制海州香薷根的伸长和水稻种子胚根的伸长,显著降低海州香薷叶片中叶绿素的含量。 过量的铜处理6天,海州香薷根叶和水稻种胚中的蛋白巯基的含量均比对照显著升高,将蛋白提取液通过葡聚糖G-50后,发现洗脱液中铜结合蛋白的增加与铜分布显著相关,表明铜诱导的蛋白可能为铜结合蛋白。但进一步的纯化没能得到铜结合蛋白。 利用SDS-PAGE和2D-PAGE对海州香薷根叶和水稻种胚中的总蛋白进行分离,发现低分子量区域(约10-20 kDa范围內)的某些蛋白条带或点在过量铜处理下显著增加。利用MALDI-TOF在水稻种胚中鉴定到了MT、PRs和细胞壁蛋白激酶等在铜胁迫下表达增加,在海州香薷根中鉴定到PR、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和S-腺苷甲硫氨酸合成酶等在铜胁迫下表达增加;利用2D-PAGE和LCQ在海州香薷叶中鉴定了CuZn-sOD、PRs和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等在铜胁迫下表达增加。 溶液培养条件下,过量的Cu引起海州香薷根中MDA和H_2O_2含量显著升高,SOD,CA7、APX和GPOD的活性也显著上升。随着100μM Cu处理时间的延长,海州香薷叶中SOD活性和H_2O_2含量均显著升高。对海州根叶的SOD进行同工酶验证,结果表明过量铜处理增加的SOD活性为CuZn-SOD。 利用DAB(或H_2DCFDA)染色的组织化学和CeCl_3染色的细胞化学方法检测了铜对H_2O_2的诱导及抑制剂处理对铜诱导的H_2O_2产生的影响,结果显示100μM Cu处理6天显著增加了海州香薷根尖和叶片中H_2O_2的积累,铜诱导的H_2O_2主要积累在根尖伸长区的细胞壁和叶肉细胞的质外体。据我们所知,这是第一次用细胞化学方法观察到铜胁迫下H_2O_2积累在质外体。进一步用抑制剂DDC(CuZn-SOD抑制剂)、DPI(NADPH氧化酶抑制剂)和Tron(O_2~(·-)清除剂)处理铜处理6天的植株结果发现,除了DPI部分抑制叶中H_2O_2产生,根叶中H_2O_2产生几乎被这3种抑制剂完全抑制。而另一种抑制剂NaN_3(过氧化物酶抑制剂)则明显增加了海州香薷根和叶中铜诱导的H_2O_2产生。 利用NBT染色的组织化学和DAB染色的细胞化学方法检测了铜对的O_2~(·-)诱导及抑制剂处理对铜诱导的O_2~(·-)产生的影响。结果显示100μM Cu处理6天显著增加了根尖和叶片中O_2~(·-)的积累,在根尖细胞中O_2~(·-)主要积累质膜內壁,在叶肉细胞中O_2~(·-)的积累主要发生在叶绿体及其周围的细胞质中.DDC增加了铜诱导的O_2~(·-)产生,而Tiron、DPI和NaN_3均抑制铜诱导的O_2~(·-)产生。 对抗氧化酶的测定结果表明:过量铜处理显著增加根叶组织中质膜NADPH氧化酶、质外体和共质体CuZn-sOD、质外体GPOD和共质体APX的活性。在叶组织中DDC、NaN_3、DPI和Tiron均不同程度地抑制这些酶的活性。 由此推断,海州香薷根叶中铜诱导的H_2O_2几乎都来自于CuZn-SOD对O_2~(·-)的岐化。根中铜诱导的O_2~(·-)可能主要来自NADPH氧化酶,而叶中铜诱导的O_2~(·-)可能只有小部分来自NADPH氧化酶,因为叶中大部分的O_2~(·-)是积累在叶绿体及其周围的细胞质中,因此认为Cu可能在叶绿体中形成了大量O_2~(·-),而CuZn-SOD将其歧化为H_2O_2后被共质体內的APX清除,从而对植物细胞起到较好的保护作用。 Western杂交的结果证明海州香薷叶中CuZn-SOD活性升高源自于其表达量的增加,表明铜对海州香薷的抗氧化调节是在蛋白水平实现的。 上述研究表明,在过量的铜胁迫下,铜不仅诱导铜结合蛋白,而且诱导抗氧化酶或其他胁迫蛋白来降低铜毒害。在铜耐性植物海州香薷中,CuZn-SOD在铜诱导的抗氧化防护中起重要作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张庆费;何明珠;姚一麟;;铜污染修复植物 海州香薷[J];园林;2010年06期
2 施积炎,陈英旭,田光明,林琦;海州香薷和鸭跖草铜吸收机理[J];植物营养与肥料学报;2004年06期
3 李锋民,熊治廷,胡洪营;海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应[J];环境科学;2003年03期
4 刘杰,熊治廷,黄河;Cu~(2+)胁迫下海州香薷生理反应的种群差异[J];武汉大学学报(理学版);2004年06期
5 姜理英,杨肖娥,叶正钱,石伟勇;海州香薷和紫花香薷对Cu、Zn的吸收和积累[J];农业环境科学学报;2003年05期
6 李锋民,熊治廷,胡洪营;螯合剂对铜毒性的影响[J];环境科学;2003年06期
7 施积炎,陈英旭,袁小凤,武贝,黄宇营,何伟;同步辐射X荧光分析海州香薷根中铜结合蛋白的微量元素[J];核技术;2004年10期
8 柯文山;熊治廷;柯世省;金则新;;两个海州香薷种群根对Cu的吸收及Cu诱导的ATP酶活性差异[J];环境科学学报;2007年07期
9 昝树婷;杨如意;汪伟伟;;土壤理化性质与海州香薷(Elsholtzia splendens Nakai)铜锌积累的关系[J];生物学杂志;2011年01期
10 张红晓;宋玉峰;王桂萍;沈振国;;铜胁迫下海州香薷根中铜诱导蛋白的鉴定[J];西北植物学报;2011年07期
11 施积炎,陈英旭,林琦,王远鹏;根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响[J];中国环境科学;2004年03期
12 王发园,林先贵,尹睿;丛枝菌根真菌对海州香薷生长及其Cu吸收的影响[J];环境科学;2005年05期
13 彭红云,杨肖娥;香薷植物修复铜污染土壤的研究进展[J];水土保持学报;2005年05期
14 李宁;吴龙华;李法云;骆永明;;不同铜污染土壤上海州香薷生长及铜吸收动态[J];土壤;2006年05期
15 孙小峰;吴龙华;骆永明;;EDDS对海州香薷修复重金属复合污染土壤的田间效应[J];土壤;2006年05期
16 李宁;;不同收获期海州香薷铜吸收的动态变化规律[J];辽宁科技大学学报;2008年Z1期
17 孙慧锋;朱顺达;;氮素形态对海州香薷(Elsholtzia splendens)铜吸收和积累的影响[J];中国农学通报;2010年05期
18 田生科,李廷轩,彭红云,杨肖娥,李廷强,Ejaz;铜胁迫对海州香薷和紫花香薷根系形态及铜富集的影响[J];水土保持学报;2005年03期
19 柯文山;熊治廷;谢明吉;熊双莲;黄河;李民敬;;不同来源的海州香薷和野胡萝卜的铜抗性及铜积累差异[J];环境工程学报;2007年05期
20 翁高艺;孙小峰;吴龙华;骆永明;;铜锌铅复合污染土壤上香薷植物的生长和重金属吸收动态[J];土壤;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 夏妍;齐颖;王桂萍;张红生;沈振国;;表达海州香薷金属硫蛋白影响铜在烟草体内的积累及分布[A];第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2010年
2 朱春香;蒋明星;程家安;吴龙华;;土壤中Cu通过海州香薷向短额负蝗和一种夜蛾幼虫传递[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
3 夏妍;王桂萍;张红生;沈振国;;过量表达海州香薷EhMT1基因提高烟草对铜的耐性和累积[A];2007中国植物生理学会全国学术会议论文摘要汇编[C];2007年
4 张红晓;沈振国;;铜诱导海州香薷叶中CuZn-SOD的升高及其在抗氧化防护中的作用[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年
5 夏妍;王桂萍;张红生;沈振国;;海州香薷金属硫蛋白基因克隆及功能分析[A];长三角现代植物生物学与农业专题论坛论文集[C];2005年
6 张红晓;沈振国;;铜诱导海州香薷根中积累的H_2O_2可能来自于Cu/Zn SOD[A];2007中国植物生理学会全国学术会议论文摘要汇编[C];2007年
7 杨建军;林惠荣;施积炎;陈英旭;;结合连续提取法和XAFS技术研究污染土壤海州香薷根际铜形态转化机制[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
8 房孝良;刘炜;;水稻种胚特异性启动子的分离及鉴定[A];植物分子生物学与现代农业——全国植物生物学研讨会论文摘要集[C];2010年
9 夏妍;王娟;齐颖;王桂萍;张红生;沈振国;;表达海州香薷金属硫蛋白提高烟草铜耐性及镉转运能力[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年
10 李世珍;朱祥坤;吴龙华;骆永明;;植物中Fe同位素分馏研究——以海州香薷为例[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红晓;铜胁迫诱导蛋白的鉴定及CuZn-SOD在铜锈导的抗氧化防护中的作用[D];南京农业大学;2007年
2 李锋;转录组学、蛋白质组学研究海州香薷Cu吸收与耐性分子机理及其cDNA文库的构建[D];浙江大学;2009年
3 施积炎;海州香薷和鸭跖草铜吸收机理和分子形态研究[D];浙江大学;2004年
4 姜理英;典型香薷属植物对铜的耐性和吸收特性及污染土壤植物修复机理研究[D];浙江大学;2003年
5 唐明灯;重金属污染土壤海州香薷诱导修复及其堆肥应用研究[D];南京农业大学;2008年
6 夏妍;海州香薷耐铜性和金属硫蛋白基因克隆及功能分析[D];南京农业大学;2007年
7 孙乐妮;铜耐性植物内生和根际细菌的生物多样性及其强化植物富集铜的研究[D];南京农业大学;2009年
8 彭红云;香薷植物耐高铜毒害的机制及修复植物材料资源化利用前景[D];浙江大学;2005年
9 胡少平;土壤重金属迁移转化的分子形态研究[D];浙江大学;2009年
10 丁园;污染土壤中铜、镉的植物有效性及其调控研究[D];南京农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘燕红;改良剂调控对海州香薷修复铜镉复合污染红壤的影响[D];南昌航空大学;2010年
2 翁高艺;香薷属植物对污染重金属耐性和吸取修复作用研究[D];浙江大学;2004年
3 朱春香;Cu超累积植物海州香薷上节肢动物群落调查及部分物种中Cu含量测定[D];浙江大学;2006年
4 周彤;水稻种胚脂氧化酶-3缺失的遗传分析及基因定位[D];南京农业大学;2003年
5 田生科;香薷植物对Cu、Pb的耐性积累特性及对污水中重金属的去除效率研究[D];四川农业大学;2005年
6 李宁;重金属污染土壤修复植物产后处置技术研究[D];辽宁大学;2006年
7 栾静;重金属胁迫下海州香薷根际微域细菌群落结构和特异基因表达研究[D];浙江大学;2012年
8 邢严;修复植物海州香薷和东南景天代谢的提取分离和鉴定[D];浙江大学;2012年
9 赵静;铜污染土壤的木霉强化海州香薷修复研究[D];华中农业大学;2009年
10 杨远强;纳米氧化铜的植物吸收累积与毒性效应初探[D];浙江大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978