学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

毛竹茎秆快速生长的机理研究

作　者: 崔凯
导　师: 张建国
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林培育
关键词: 毛竹节间伸长解剖观察内源激素差异蛋白缺氧呼吸有氧呼吸物质能量代谢
分类号: S795
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
下　载: 112次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

毛竹（Phyllostachys heterocycla）是中国最重要的竹种,其木材产量在林木中排第三。毛竹具有极高的生态价值、经济价值和文化价值。在中国,毛竹的年产值可以达到年均50亿美元。毛竹的生长非常迅速。在天然状态下,毛竹竹秆利用短短2-4个月可以完成10多米的生长。为研究其中的机制,采用组织切片、酶联免疫、双向电泳结合质谱鉴定和免疫印迹等手段对一个完整发育期内不同发育时期和发育部位的竹秆材料进行分析。主要结果如下:组织解剖表明竹秆发育初期,细胞分裂占主导地位,细胞伸长在发育中后期占主导地位。竹秆的发育、成熟和老化从基部首先启动,中部和顶部要稍晚一些。基部的纤维组织的最先出现木质化,始于G7期。酶联免疫结果指出吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA₃）、玉米素（ZR）和脱落酸（ABA）的浓度变化与节间发育有密切的关系。4种内源激素在发育期都呈现波动,但是它们的峰值出现的时期不同步。细胞分裂与ZR浓度呈显著的正相关,而细胞伸长与ABA浓度呈显著的负相关。此外,细胞伸长与促进生长的激素（IAA、GA₃和ZR）浓度和抑制生长的激素（ABA）浓度的比值呈显著的正相关。该比值在9个时期的两个峰值分别出现在G4和G7期。从解剖结果可知,G4期是基部最早的显著伸长期;G7期是中部的显著伸长期,同时还是最早出现纤维木质化的时期。由此我们认为激素间的平衡可能调节了竹秆的伸长和成熟。进一步把G4和G7期选择为两个发育特异时期,结合发育初期（G1）和发育末期（G9）一起做下一步的比较蛋白组学分析。依据组织切片和激素测定的结果,选择了4个特异的发育时期,结合3个发育部位进行蛋白组学分析。213个表达差异蛋白（包括189个非冗余蛋白）被MALDI-TOF/TOF MS鉴定出来,按功能划分为代谢、能量、细胞生长、转录、蛋白合成、蛋白加工、转运、细胞结构、信号转导和抗病等11类,其中有88个蛋白涉及到代谢和能量。有9个差异蛋白（8个非冗余蛋白）的表达量差异是基于同一发育时期不同发育部位的。有175个差异蛋白（155个非冗余蛋白）的表达量差异是基于同一发育部位不同发育时期的。另外,有29个差异蛋白（26个非冗余蛋白）的表达量差异既出现在不同的发育时期,又出现在不同的发育部位。以上表明不同发育时期和发育部位都是造成蛋白表达量差异的因素,而发育时期是主要因素。系统聚类表明64%的差异蛋白在发育过程中呈下调趋势。时期特异和部位特异差异蛋白的表达模式被分析。蛋白丰度表达主要依据时间序列而变化,在一定程度上遵循空间序列变化。很多代谢通路出现了差异表达,涉及到蔗糖降解、丙酮酸盐合成、乙醛酸循环、三羧酸循环、戊糖磷酸途径、莽草酸途径、脂肪酸β氧化、氨基酸合成。另外有大量伸长因子、转录因子、真核起始因子和应激蛋白差异表达。这些表明了竹秆速生的物质和能量基础,以及分解代谢和合成代谢的走向。在竹秆的发育过程中,由于光合能力较弱,能量主要来自于蔗糖降解,果糖激酶的差异表达在能量产生中起到了决定作用。缺氧呼吸和有氧呼吸的转换在能量生成中发挥了重要功能。本文是竹类植物蛋白组学方面的首次报道,将有助于理解竹秆的快速生长。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-28
  1.1 引言  12-13
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究目的和意义  13
    1.1.3 项目来源与经费支持  13
  1.2 国内外研究现状与评述  13-26
    1.2.1 毛竹竹秆发育的研究现状  13-16
    1.2.2 蛋白组学在林木发育上的应用  16-23
    1.2.3 植物激素调控植物茎干发育的研究  23-26
  1.3 研究目标和主要研究内容  26-27
    1.3.1 研究目标  26
    1.3.2 主要研究内容  26-27
  1.4 研究技术路线  27-28
第二章毛竹茎秆发育的组织解剖分析  28-37
  2.1 试验材料  28-29
  2.2 试验方法  29-30
  2.3 结果与分析  30-35
    2.3.1 竹秆不同发育时期的解剖特征  30-32
    2.3.2 竹秆不同发育部位的解剖特征  32-33
    2.3.3 竹秆不同发育时期和部位的细胞长度变化  33-35
    2.3.4 竹秆不同发育时期和发育部位的细胞分裂变化  35
  2.4 讨论  35-37
第三章毛竹茎秆发育过程中内源激素的分析  37-47
  3.1 试验材料  37
  3.2 试验方法  37-40
    3.2.1 仪器设备  37
    3.2.2 试剂  37-38
    3.2.3 操作步骤  38-40
  3.3 结果与分析  40-43
    3.3.1 不同发育时期和部位4 种内源激素的变化  40-41
    3.3.2 不同发育时期和部位4 种内源激素的比值变化  41-42
    3.3.3 节间伸长与4 种内源激素之间的关系  42-43
  3.4 讨论  43-47
第四章毛竹茎秆发育的比较蛋白组学研究  47-74
  4.1 试验材料  48-49
  4.2 试验方法  49-55
    4.2.1 毛竹竹秆可溶性总蛋白提取  49
    4.2.2 可溶性总蛋白双向电泳体系  49-54
    4.2.3 质谱鉴定  54
    4.2.4 蛋白质免疫印迹  54-55
  4.3 结果与分析  55-66
    4.3.1 不同发育时期和部位蛋白图谱的差异  55
    4.3.2 蛋白差异点的质谱鉴定和功能分类  55-57
    4.3.3 时期特异和部位特异的差异蛋白表达  57-60
    4.3.4 差异蛋白在不同发育时期的动态表达模式  60
    4.3.5 不同发育部位差异蛋白的系统聚类  60-64
    4.3.6 不同发育部位差异蛋白表达模式的重叠性分析  64
    4.3.7 对候选蛋白的免疫印迹验证  64-66
  4.4 讨论  66-74
第五章主要结论与展望  74-77
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-77
参考文献  77-92
附录  92-104
在读期间的学术研究  104-105
致谢  105

毛竹茎秆快速生长的机理研究

内容摘要

全文目录

相似论文