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种子线粒体呼吸和抗氧化酶的活性在脱水过程中的变化

作　者: 田美华
导　师: 宋松泉
学　校: 中国科学院研究生院（西双版纳热带植物园）
专　业: 植物学
关键词: 种子脱水行为脱水耐性种子线粒体呼吸途径酶促抗氧化系统 TBA-活性产物
分类号: S330.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

根据种子的脱水行为,种子被划分为三大类型:正常性种子、中间性种子和顽拗性种子。高度、中度和低度顽拗性种子构成顽拗性种子的连续谱。这三类种子的脱水耐性有着显著的差异:正常性种子耐脱水的能力最强,中间性种子次之,而顽拗性种子对脱水十分敏感。本文以正常性玉米种子(Zea mays L.,农大108)、中度顽拗性箭毒木(Antiaris toxicaria Lesch)种子和高度顽拗性红毛丹(Nephelium lappaceum L.)种子为研究材料,经脱水处理后,提取种子的线粒体。种子线粒体以梯度离心法分离,再经Percoll梯度纯化,比较分析了这三种种子的脱水耐性变化与纯化线粒体特征酶细胞色素c氧化酶(CCO)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性、呼吸速率及其活性氧清除酶系统和TBA-活性产物含量的变化。种子的脱水耐性与线粒体变化的关系的研究,在国内外均为创新性研究。主要结果如下:1、在含水量为0.11 g H2O g -1 DW( g g -1)时,玉米种胚的存活率为50%;随着脱水时间的延长,其存活率显著降低。在含水量为0.34 g g -1时,箭毒木种胚完全丧失活力;而红毛丹种子的致死含水量为0.27 g g -1。2、在脱水过程中,玉米胚线粒体的细胞色素c氧化酶(CCO)和苹果酸脱氢酶(MDH)的活性逐渐下降;当含水量从1.67 g g -1降至0.11 g g -1时,CCO的Latency下降的幅度仅为7%,随着脱水时间延长至28d,虽然含水量下降甚少,但CCO的Latency的下降幅度达到了76.3%。箭毒木种子线粒体的CCO和MDH的活性下降较快,当含水量为0.34 g g -1时,CCO和MDH的活性分别下降了59.4%和53.4%;同时,CCO的Latency也迅速下降,降幅为27.3%。红毛丹种子线粒体CCO和MDH的活性下降得更快,当含水量从0.47 g g -1减少为0.27 g g -1时,其降幅分别为82.4%和76.1%。3、种子脱水敏感性程度越高,其线粒体的基础呼吸和呼吸速率初始值越高;三种种子或胚的线粒体基础呼吸和呼吸速率(状态Ⅲ)随着含水量的下降而下降。4、未脱水的玉米种胚线粒体的细胞色素c(Cyt c)与交替氧化酶(AOX)途径所占的比例分别是66.7%和25.0%;当脱水至0.10 g g -1时,Cyt c途径所占的比例则变为50%,而AOX途径不再起作用。未脱水的箭毒木种胚线粒体的Cyt c与AOX途径所占的比例分别是32.5%和58%,当脱水至0.34 g g -1时,Cyt c途径不再起作用,而AOX途径所占的比例增加到66.7%;未脱水的红毛丹种子线粒体的Cyt c与AOX途径所占的比例分别是66.7%和23.8%,当脱水至0.27 g g -1时,Cyt c途径不再起作用,而AOX途径在含水量降至0.45 g g -1时,所占比例是41.2%,当脱水至0.40 g g -1时,AOX途径所占的比例为47.7%。5、玉米种胚线粒体超氧化岐化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性随含水量的下降而下降,而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性随着脱水逐渐增强,硫代巴比妥酸(TBA)-活性产物的含量先减少,随后增加,而后又迅速减少;在脱水过程中,箭毒木种子线粒体的SOD、GR和DHAR的活性先增加后降低,但三种酶活性峰值出现的时间是不同的,TBA活性产物的含量先增加而后有所减少。可以认为,对脱水越敏感的种子,在初始含水量时,Cyt c途径在呼吸状态Ⅲ中所占的比例越高;随着脱水程度的增加,Cyt c途径所占的比例下降,甚至不再起作用;而且,在脱水过程中,顽拗性程度越高的种子线粒体越容易受到氧化伤害。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
第一章引言  9-16
  1 种子的贮藏行为及其与脱水耐性的关系  9-10
  2 脱水耐性的形成机制  10-11
  3 线粒体活性氧的产生及其对线粒体的伤害  11-12
  4 氧化胁迫对线粒体的呼吸控制的影响  12-14
  5 线粒体对氧化胁迫的防御策略  14-16
第二章材料与方法  16-19
  1 实验材料  16
  2 脱水处理  16
  3 含水量的测定  16
  4 种子或胚存活率的测定  16
  5 线粒体的分离纯化  16-17
  6 蛋白含量的测定  17
  7 细胞色素c 氧化酶（CCO）活性的测定  17
  8 苹果酸脱氢酶（MDH）活性的测定  17
  9 线粒体耗氧速率的测定  17
  10 线粒体呼吸控制的测定  17-18
  11 SOD 活性的测定  18
  12 APX、CAT、 GR 和DHAR 活性的测定  18
  13 TBA-活性产物含量的测定  18-19
第三章结果  19-31
  1 脱水过程中种子或胚存活率的变化  19-21
  2 CCO 和MDH 的活性变化  21-24
  3 线粒体基础呼吸、呼吸速率（状态Ⅲ）和呼吸途径的变化  24-28
  4 脱水过程中线粒体抗氧化酶促系统的变化  28-31
第四章讨论  31-37
  1 脱水耐性是一个连续性的数量性状  31-32
  2 脱水对玉米、箭毒木和红毛丹CCO 及其Latency 和MDH活性的影响  32
  3 脱水对玉米、箭毒木和红毛丹呼吸速率的影响  32-33
  4 脱水对玉米箭毒木和红毛丹呼吸途径的影响  33-34
  5 脱水对玉米和箭毒木抗氧化酶系统的活性和TBA-活性产物含量的影响  34-37
结论  37-38
参考文献  38-49
附篇温度和渗透胁迫对细叶鸦葱种子萌发的效应  49-63
  摘要  49-50
  Abstract  50-51
  第一章引言  51-53
  第二章材料和方法  53-55
  第三章结果  55-59
  第四章讨论  59-61
  参考文献  61-63
发表或待发表文章目录  63-64
致谢  64

种子线粒体呼吸和抗氧化酶的活性在脱水过程中的变化

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