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水稻功能叶碳酸酐酶活性及其转录调控

作　者: 乔醒
导　师: 曾汉来
学　校: 华中农业大学
专　业: 生理学
关键词: 水稻功能叶片碳酸酐酶活性基因表达锌离子调节作用 anti-CA抗体
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CA, EC:4.2.1.1)是一种含锌的金属酶,催化CO2和HCO3-之间的可逆转化,参与C3和C4植物光合作用中CO2供应水平的调节。CA的活性变化与光合速率呈现一定的相关性。近年来有研究表明该酶还与非生物胁迫反应存在一定的应答关系。水稻中不同品种间CA活性存在差异性,同时也存在光合作用特性上的不同,两者之间是否存在明确的关系,目前尚无正式报导。本研究对灌浆过程中水稻功能叶片CA的活性、OsCA基因的表达水平变化与光合作用的关系进行初步分析,并探讨通过叶片喷洒外源锌离子对其基因和蛋白的调节效应,以期改善水稻生育后期叶片的生理功能。本研究选取4个水稻品种(R49、N22、特籼占-25和ITA312),对其灌浆过程不同时期(开花后5、15及25d)剑叶中OsCA基因转录表达水平、OsCA蛋白表达及其酶活性、光合作用特性的动态变化进行了测定,并对OsCA基因/OsCA蛋白序列进行了生物信息学分析,根据预测抗原决定簇来设计多肽,通过合成多肽免疫动物制备抗体,检测外源锌离子对OsCA蛋白表达水平的调节效应。主要研究结果如下：1.不同品种剑叶的CA活性存在显著差异；相同品种在灌浆不同时期(开花后5、15及25d),其剑叶的CA活性呈现先上升后下降的动态趋势,开花后15d酶活性达最高水平,其后随叶片衰老酶活性下降。4个品种的剑叶净光合速率均呈现逐渐下降的趋势,叶片中CA酶活性与其净光合速率的变化之间具有正相关性。OsCA基因表达量水平与CA酶活的变化趋势基本一致,在不同品种间存在差异性。鉴于OsCA基因表达、CA酶活性、叶片的光合速率存在显著相关,可以通过OsCA基因/OsCA蛋白水平作为检测水稻品种叶片功能性差异或光合速率高低的间接指标。2.通过对水稻品种N22进行叶面喷锌处理,结果表明随着喷施锌浓度增加,该叶片中CA酶活性呈现先增后降的趋势。在一定的锌处理浓度(0.1-0.2%)范围内,锌离子能显著提高叶片中CA酶活和叶绿素含量(SPAD);超过叶片的耐锌范围(0.5%),过量的Zn2+会抑制叶片中CA酶活和SPAD,并对叶片造成毒害出现黄色斑点。当锌离子浓度为0.2%,叶片中CA活性最大,同时RT-qPCR检测OsCA的表达与酶活性变化趋势基本一致,说明Zn2+可能通过促进转录水平来调控CA活性。3.根据OsCA蛋白序列信息预测抗原决定簇来设计多肽,成功制备多克隆抗体,利用Western blot检测抗体对CA蛋白检测特异性较好。4.Zn2+对OsCA蛋白含量的影响,Western Blot结果显示处理组和对照组均在20KDa左右出现2个OsCA蛋白条带,运用Banscan5.0软件对对照组和处理组OsCA蛋白条带的灰度值进行分析,定量结果表明,与对照相比,锌处理组(0.1%、0.2%、0.5%和1%)水稻叶片OsCA蛋白质含量分别增加11%,17%,23%和24%。尤其在0.1%处理浓度下,OsCA蛋白含量增加幅度最大。表明通过叶片喷锌,促进了叶片中OsCA蛋白的积累。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-11
缩写词表  11-12
1 文献综述  12-23
  1.1 碳酸酐酶的研究进展  12-20
  1.2 荧光定量PCR技术  20-22
  1.3 蛋白免疫印迹(Western Blot)技术  22
  1.4 研究目的和意义  22-23
2 材料与方法  23-30
  2.1 供试材料  23
  2.2 试验设计  23
  2.3 取样方法  23
  2.4 测定项目与方法  23-30
3 实验结果  30-39
  3.1 灌浆期(开花后第5d、15d、25d)各品种光合速率与碳酸酐酶活性评价分析  30-32
  3.2 碳酸酐酶基因表达分析  32-34
  3.3 碳酸酐酶抗体纯化与Western blot检测  34-35
  3.4 叶片喷洒Zn~(2+)对碳酸酐酶转录水平和蛋白水平的调节效应  35-39
4 讨论与结论  39-42
参考文献  42-50
待发表论文  50-51
致谢  51

水稻功能叶碳酸酐酶活性及其转录调控

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