黑麦草滞绿基因NOL与ROS系统生理相关性研究
时间:2019-08-04 15:14 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要：多年生黑麦草是优良饲用和坪用的冷季型草种。但其耐热性差，其生长发育易受到高温逆境胁迫的抑制，导致其产量和品质的降低，甚至死亡。因此，研究多年生黑麦草对高温胁迫的耐受机制对于它的抗性遗传改良有重要意义。非生物逆境胁迫会刺激植物体 ROS 的产生和积累，ROS 的过量积累会导致氧化逆境对植物造成伤害。ROS 在植物体内的含量受到植物内自身调控和外界因素的影响。通常，ROS 的含量也可作为观察植物在逆境胁迫下的抗逆性指标。叶绿体是细胞内 ROS 产生的主要细胞器之一，在叶绿素代谢过程中产生的一些中间产物有可能对 ROS 的产生起到促进作用。本研究以抑制一个叶绿体定位并参与叶绿素降解代谢的 LpNOL 基因为研究对象，通过 RNA 干扰 NOL基因的表达，获得阻断叶绿素代谢的 LpNOLi 转基因植株。通过分析转基因株系在热逆境胁迫下的生理变化和其体内ROS含量变化， 探讨了 LpNOL基因在黑麦草非生物逆境应答反应中的功能及其与ROS水平变化的关系。38021 毕业论文关键词：多年生黑麦草；滞绿基因；活性氧；NOL基因 Physiological Relationship between Ryegrass’s Stay-green GeneNOL and the ROS System Abstract：Perennial ryegrass is a kind of cold season grass that has a high value in both forage andturfgrass industry.Perennial ryegrass’s heat-resistant ability is poor,so its growth will easily be inhibited byheat stress, leading to the reduction of its yield and quality. Therefore, the research of the mechanisms ofperennial ryegrass’s tolerance to heat stress is important to its resistance genetic modification.Abiotic stresscan stimulate plants to produce and accumulate ROS.The excessive accumulation of ROS can lead tooxidative stress which can cause damage to plants.The content of ROS in plants is affected by its ownregulation and external factors. Generally, the content of ROS can also be used as an indicator to observethe plants’ tolerance under abiotic stress. Chloroplast is one of the major organelles that can produce ROS.Some of the intermediate products produced in the process of chlorophyll metabolism may increase theproduction of ROS. In this study, LpNOL gene, which is located in chloroplast and participates thechlorophyll degradation metabolism, was studied.By using RNA interference to interfere the expression ofNOL gene,we got the LpNOLi transgenic plants that could block chlorophyll metabolism. This studyobserved the physiological changes and ROS content changes of transgenic plants under heat stress toinvestigate the function of NOL in plants’ abiotic stress responses and its relation to ROS levels changes. Key words: Perennial ryegrass；Stay-green gene；ROS；NOL gene 目 录 摘要1 关键词1 Abstract1 Key words1 引言2 1.黑麦草2 2.植物的热胁迫生理2 3.ROS 系统2 4.NOL 基因3 5.本研究的意义3 1 材料与方法3 1.1 供试材料3 1.2 指标测定3 1.2.1 生长指标3 1.2.2 相对电导率3 1.2.3 光化学效率3 1.2.4 净光合速率3 1.2.5 叶片相对含水量3 1.2.6 叶绿素含量的测定4 1.2.7 MDA 的测定4 1.2.8 SOD 的测定4 1.2.9 POD 的测定5 1.2.10 CAT 的测定6 1.2.11 APX 的测定6 2 结果与分析7 2.1 热处理后 NOL 转基因植株与野生型（WT）表型比较7 2.1.1 叶片相对含水量8 2.1.2 相对电导率8 2.1.3 叶绿素含量8 2.2 热处理后 NOL 转基因植株与野生型（WT）ROS 的定量分析9 2.2.1 MDA 活性9 2.2.2 APX 活性10 2.2.3 CAT 活性10 2.2.4 POD 活性10 2.2.5 SOD 活性10 3 讨论11 致谢12 参考文献13 引言1.黑麦草本试验的研究对象为多年生黑麦草（Lolium perenne L.），多年生黑麦草是禾本科早熟禾亚科黑麦草属的重要草坪草种，在我国南方、华北和西南地区都有栽培，是我国栽培利用面积最大的冷季型草坪草之一。多年生黑麦草的用途很广泛，它常作为冷季型混播草坪先锋草种，与草地早熟禾混用建植耐践踏的足球场草坪。它也可用在结缕草等暖季型草坪上，作为补播和交播的材料[1]。多年生黑麦草的饲用价值也很好，无论是鲜草还是干草质地都为上乘，适口性优良，为各种家畜所喜食。多年生黑麦草喜温凉湿润气候，宜在-15℃~35℃栽培，温度过高会导致其停止分蘖或生长不良[2]。2.植物的热胁迫生理高于植物正常生长最适温度的温度称为热胁迫，热胁迫属于非生物逆境胁迫的一种。高温对植物的伤害可分为直接伤害和间接伤害两个方面。直接伤害是高温直接影响的结果，伤害发生迅速，其受害症状可从受热部位向非受热部位传递蔓延。间接伤害是指高温导致植物体代谢异常，渐渐使植物受害，具体表现为：植物的呼吸消耗大于光合作用制造的物质，使植物处于饥饿状态；高温破坏有氧呼吸，使无氧呼吸产生的有毒物质积累；高温下植物的蛋白质含量由于其分解加剧和合成减少而下降[3]。热胁迫会导致植物的一系列生理变化。首先，热胁迫会破坏植物的细胞膜结构，无氧呼吸所引起的自由基的过度产生和积累会导致膜脂过氧化，使细胞膜的功能结构被破坏。其次，热胁迫会使植物体内的渗透调节物质含量发生变化。在水分胁迫下，植物体内会通过主动地积累各种有机物、无机物来改变细胞液的浓度，调节渗透势，热胁迫会使植物体内谷胱甘肽和抗坏血酸的含量降低。热胁迫也会导致植物体内抗氧化物质的含量发生变化，在高温胁迫下，抗氧化酶的活力会提高，使植物的抗热性得以增强。此外，热胁迫也会导致植物叶片相对含水量，光化学效率，叶绿素荧光等参数的下降[4]。3. ROS 系统叶绿体是活性氧（reactive oxygen species, 简称 ROS）产生的主要细胞器之一。逆境和高光强都能造成 ROS 的积累。 (责任编辑：qin) |