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转chlAPX基因杨树对逆境胁迫的响应

作　者: 郎洪岩
导　师: 杜希华
学　校: 山东师范大学
专　业: 植物学
关键词: 叶绿体型抗坏血酸过氧化酶(chlAPX) 毛白杨氧化胁迫干旱胁迫盐胁迫
分类号: S792.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

植物遭受盐胁迫、干旱胁迫等外界胁迫时，会在细胞内产生大量活性氧(ROS)。ROS在植物体内过量积累，会对植物细胞造成氧化伤害。抗坏血酸过氧化物酶（APX）主要依靠AsA-GSH循环清除植物体内过量H2O2，从而提高植物在逆境下的生存能力。叶绿体是产生ROS的主要场所，叶绿体型APX（chlAPX）包括类囊体膜APX(tAPX)和基质APX(sAPX)，被认为是清除植物体内尤其叶绿体中H2O2的关键酶。因此，研究毛白杨的chlAPX与其抗逆性之间关系，利用基因工程方法培育出较强抗性的转基因新品种具有重要的意义。本文利用pBI121-chlAPX重组质粒，通过农杆介导的叶盘转化法将目的基因导入野生型741毛白杨，得到过量表达毛白杨chlAPX基因的转基因杨树。对过量表达chlAPX基因毛白杨进行氧化、干旱和盐胁迫处理，研究过量表达chlAPX基因对杨树抗逆能力的影响，主要研究成果如下：1.在MV诱导的氧化胁迫下，观察过量表达chlAPX毛白杨的外部形态，其受MV伤害程度普遍比野生型杨树轻。在对转基因毛白杨和野生型毛白杨进行生理生化检测时发现，大部分转基因毛白杨的蛋白质含量、APX酶活性、GR酶活性和总叶绿素显著高于野生型毛白杨，而MDA含量、H2O2含量却低于野生型毛白杨，并且转基因株系的Pn和Fv/Fm降幅较小，表现出更高的抗氧化能力。2.在PEG模拟的干旱胁迫条件下，比较形态和生理指标可看出，与野生型741毛白杨相比，转基因杨树具有更高的抗干旱能力。3.在盐胁迫处理的试管苗中，各转基因株系较野生型毛白杨更易生根，生根数量较多。其出现损伤的时间相对延迟，受损伤程度较轻。4.盐胁迫条件下，过量表达chlAPX毛白杨Na+含量和Na+/K+低于野生型毛白杨，说明在盐胁迫下，过量表达chlAPX株系相对于野生型毛白杨能够保持细胞内更低水平的Na+含量和Na+/K+比值，维持较稳定的离子平衡，缓解盐胁迫带来的营养胁迫和渗透胁迫；其他生理生化指标亦显示，过量表达chlAPX毛白杨在抵御盐渍胁迫方面有更强的能力。综上所述，在一定范围的胁迫条件下，过量表达chlAPX基因毛白杨比野生型毛白杨表现出更高的抗逆（抗氧化、抗旱、耐盐）能力。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一部分文献综述  11-20
  1. 逆境及逆境对植物的影响  11-15
    1.1 盐胁迫  11-12
    1.2 干旱胁迫  12-13
    1.3 氧化胁迫  13-15
  2. 活性氧的清除  15-16
  3. 坏血酸过氧化物酶  16-18
    3.1 APX 分子特性  16-17
    3.2 APX 作用机制  17
    3.3 APX 研究进展  17-18
  4. 本论文目的和意义  18-19
  5. 本研究技术路线  19-20
第二部分过量表达 CHLAPX 基因毛白杨的获得及鉴定  20-35
  1．实验材料  20-21
    1.1 植物材料  20
    1.2 菌株  20
    1.3 酶及生化试剂  20
    1.4 培养基  20-21
  2．实验方法  21-29
    2.1 根癌农杆菌 Ti 质粒介导的毛白杨遗传转化  21-22
    2.2 转基因毛白杨 DNA 水平上的筛选检测  22-26
    2.3 转基因毛白杨的 GUS 染色检测  26-27
    2.4 转基因毛白杨 Real-time PCR 检测  27-29
  3. 结果与分析  29-33
    3.1 转基因毛白杨的转化及再生  29-30
    3.2 转基因毛白杨的 PCR 检测  30-31
    3.3 转基因杨树的 GUS 染色  31-32
    3.4 转基因毛白杨 APX 基因的 Real-time PCR 检测  32-33
    3.5 转基因毛白杨盆栽苗的获得  33
  4．讨论  33-35
第三部分过量表达 CHLAPX 基因毛白杨对氧化胁迫的响应  35-48
  1．材料与处理  35-36
    1.1 实验材料  35
    1.2 材料处理  35
    1.3 数据处理  35-36
  2．实验方法  36-39
    2.1 蛋白质含量测定  36-37
    2.2 酶活性的测定  37
    2.3 H_2O_2含量的测定  37-38
    2.4 MDA 的测定  38
    2.5 叶绿素含量的测定  38-39
    2.6 光合气体交换参数的测定  39
    2.7 最大光化学效率的测定  39
  3．结果与分析  39-46
    3.1 氧化胁迫对转基因植株与对照植株表型的影响  39-40
    3.2 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片蛋白质含量的影响  40-41
    3.3 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片 APX 酶活性的影响  41-42
    3.4 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片 GR 酶活性的影响  42
    3.5 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片 MDA 含量的影响  42-43
    3.6 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片 H_2O_2含量的影响  43-44
    3.7 氧化胁迫对转基因植株与对照植株叶片叶绿素含量的影响  44
    3.8 氧化胁迫对转基因植株与对照植株光合气体交换参数的影响  44-46
    3.9 氧化胁迫对转基因植株与对照植株最大光化学效率的影响  46
  4．讨论  46-48
第四部分过量表达 CHLAPX 基因毛白杨对干旱胁迫的响应  48-56
  1．材料与处理  48-49
    1.1 实验材料  48
    1.2 材料处理  48
    1.3 数据处理  48-49
  2．实验方法  49-50
    2.1 杨树叶片相对含水量测定  49
    2.2 相对电导率  49
    2.3 AsA 含量的测定  49-50
    2.4 其他生理指标测定  50
  3．结果与分析  50-55
    3.1 干旱胁迫对转基因植株与对照植株表型的影响  50
    3.2 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片相对含水量的影响  50-51
    3.3 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片 APX 酶活性的影响  51-52
    3.4 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片 AsA 含量的影响  52
    3.5 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片 H_2O_2含量的影响  52-53
    3.6 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片 MDA 含量的影响  53-54
    3.7 干旱胁迫对转基因植株与对照植株叶片相对电导率的影响  54-55
  4．讨论  55-56
第五部分过量表达 CHLAPX 基因毛白杨对盐胁迫的响应  56-66
  1．材料与处理  56-57
    1.1 实验材料  56
    1.2 材料处理  56-57
  2．实验方法  57
    2.1 Na~+、K~+离子含量的测定  57
    2.2 其他生理指标测定  57
  3．结果与分析  57-64
    3.1 不同浓度 NaCl 对转基因植株与对照植株试管苗的影响  57-59
    3.2 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片 APX 酶活性的影响  59-60
    3.3 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片 AsA 含量的影响  60
    3.4 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片 MDA 含量的影响  60-61
    3.5 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片相对电导率的影响  61-62
    3.6 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片总叶绿素含量的影响  62
    3.7 盐胁迫对转基因植株与对照植株叶片离子的影响  62-64
  4．讨论  64-66
结论和下一步工作计划  66-67
参考文献  67-73
附录  73-76
  1、附图  73-74
  2、英文缩写符号及中英对照表  74-75
  3、实验所用主要仪器设备  75-76
攻读硕士论文期间发表论文  76-77
致谢  77

转chlAPX基因杨树对逆境胁迫的响应

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