Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 柠条光合关键酶对自然梯度干旱的响应研究 | |
| 胡丛霞 | |
| 出版年 | 2016 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 龚春梅 |
| 学位授予单位 | 西北农林科技大学 |
| 中文摘要 | 干旱是影响植物生存、生长及发育的重要环境因素。为了适应干旱环境,植物在形态、生理和分子水平上都会发生一系列的适应性改变。国内外对于植物抗旱性的研究,主要集中于形态解剖特别是一些特化结构的研究和抗旱生理研究,以及地理分布和生态特性等方面,但不能从根本上解释旱生植物的抗性本质。通过研究植物抗性形成过程的分子机制阐述植物的抗旱机理开始成为热点。同时,从植物发展C4光合途径的角度解释植物适应干旱并存活和生长的目的是比较新颖的观点。目前干旱胁迫下植物发展C4途径的研究包括同化器官形态结构的改变、光合酶活性的改变以及稳定碳同位素变化等方面。其中C4光合关键酶活性的提高是发展C4途径的关键。为了阐明旱生植物发展C4途径的适旱机理,进一步明确光合酶在植物适应干旱过程中发生的分子生理响应,我们选择广泛分布在黄土高原降水梯度上的优势退耕植被豆科锦鸡儿属柠条作为研究对象,利用自然界形成的干旱梯度作为处理条件,通过分子生物学、植物生理学、形态解剖学和生物物理学等手段探究柠条在干旱胁迫下光合关键酶及其基因的分布、含量和表达变化,为C3植物发展C4途径进而提高干旱适应性的理论提供实验证据。在本实验室对柠条叶片转录组预测研究的基础上,本研究结果表明:(1)通过对光合关键酶基因的克隆与序列比对分析,结果显示克隆获得的pepc基因与已NCBI上提供的C4型pepc基因的序列最高相似度达90%以上;分别基于PEPC和Rubisco大亚基氨基酸序列全长的进化树也显示柠条介于C3植物与C4植物之间,并且与抗旱的C4木本植物距离较近。表明柠条已经具备发展C4途径的光合酶分子基础。(2)荧光定量PCR结果显示光合关键酶基因pepc、nad-me和ppdk的表达随干旱加剧表现出升高趋势;而rbc L和pepck在转录水平上相对稳定;nadp-me则呈下降趋势。Western blotting结果显示光合关键酶PEPC、NAD-ME、PPDK的蛋白表达随干旱加剧逐渐增加;而光合酶NADP-ME表达下降;Rbc L和PEPCK变化不显著。酶活性测定和分析发现光合关键酶PEPC、NAD-ME、PPDK的活性随干旱加剧升高;NADP-ME和PEPCK酶活性则随干旱加剧而降低;RbcL的酶活性先降低后升高。蛋白相对含量以及活性分析表明柠条中发展的C4途径是NAD-ME亚型。(3)解剖结构观察发现,干旱胁迫下柠条叶片维管束鞘细胞体积增大,说明柠条已经开始逐渐形成与C4途径相适应的的形态学特征;不同降水地区柠条叶片的稳定碳同位素分析发现,指示植物长期水分利用效率的δ13C值随干旱加剧逐渐增大,为柠条发展C4途径提供了生理学佐证。综合上述结果获得以下结论:在自然形成的逐渐加剧的干旱胁迫下,柠条通过C4光合关键酶转录与翻译水平上的积极响应来适应干旱,是柠条适旱机理的重要组成部分。与本实验室前期研究相符并接轨,证实柠条通过发展C4途径,获得较高的净光合速率,进而积累较多的生物量,提高生存与生长能力。 |
| 中文关键词 | 干旱胁迫 ; 柠条锦鸡儿 ; 光合关键酶 ; 响应机理 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1016165608.nh&DbName=CMFD2016 |
| 来源机构 | 西北农林科技大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/256888 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡丛霞. 柠条光合关键酶对自然梯度干旱的响应研究[D]. 西北农林科技大学,2016. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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