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1-戊烯-3-酮对拟南芥根系生长的抑制作用研究

2020-12-02阅读(638)

1-戊烯-3-酮对拟南芥根系生长的抑制作用研究

论文摘要

1-戊烯-3-酮（1-penten-3-one）作为昆虫取食诱导产生的挥发性小分子酮类物质,因含有α,β-不饱和羰基结构,对植物直接和间接的防御反应具有重要的作用。先前关于1-戊烯-3-酮的作用研究多集中在其影响植株抗虫性上,而对植物根系形态建成的作用研究还比较欠缺。已有研究证明,小分子挥发性气体1-戊烯-3-酮能够抑制拟南芥根长生长,但拟南芥根尖响应1-戊烯-3-酮的早期信号转导途径还有待完善,1-戊烯-3-酮对侧根生长的作用研究还未见报道。本研究以野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）和相关突变体为试验材料,利用荧光实时定量PCR技术、非损伤微测技术、激光共聚焦显微技术和分子生物学等技术手段,研究了 1-戊烯-3-酮抑制拟南芥根长及侧根生长的具体机理。主要研究结果如下:1、1-戊烯-3-酮熏蒸处理能够抑制拟南芥根长和侧根生长。1-戊烯-3-酮处理组拟南芥平均根长及侧根密度显著低于甲醇对照组。NADPH氧化酶相关突变体拟南芥rbohd和rbohf、IAA转运相关突变体拟南芥pin1和pin2以及独脚金内酯（Strigolactones,SLs）信号途径相关突变体拟南芥max2-1经1-戊烯-3-酮熏蒸处理后,侧根生长的抑制作用有不同程度的减弱,说明H202、生长素、独脚金内酯在1-戊烯-3-酮对侧根生长的抑制机理中起作用。且1-戊烯-3-酮对根系生长的抑制作用与αt,β-不饱和羰基有关。2、1-戊烯-3-酮诱导的拟南芥根尖原初信号事件包含H+、Ca2+跨膜外排,H202跨膜内流。H202通过某种机制激活胞内钙库释放Ca2+到胞质,Ca2+不能长时间存在于细胞内,通过钙泵排出细胞,同时Ca2+在H+的上游介导了 H+的外排。H+又可为IAA的内流提供质子驱动力,介导IAA的内流。3、1-戊烯-3-酮熏蒸处理拟南芥植株后,H202首先通过某种途径影响IAA的合成与转运,调控IAA的产生;IAA进一步促进SLs合成及信号途径相关基因的表达,使根系SLs含量增多。三者相互调控最终抑制拟南芥根系的生长发育。本文揭示了 1-戊烯-3-酮抑制拟南芥根系生长的早期作用机制,包括原初信号响应、基因表达调控,为进一步深入探究1-戊烯-3-酮对拟南芥根系生长的机理研究提供参考。1-戊烯-3-酮能够诱导植物产生抗虫性,可作为诱导剂来进行虫害防治,调控昆虫种群,减轻昆虫危害,保护有益生物,最终维持生态平衡,具有潜在的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩略词
  • 1 引言
  •   1.1 1-戊烯-3-酮的合成与作用
  •     1.1.1 1-戊烯-3-酮的合成途径
  •     1.1.2 1-戊烯-3-酮的作用
  •   1.2 植物早期信号事件
  •     1.2.1 电信号
  •     1.2.2 钙信号
  •     1.2.3 ROS信号
  •   1.3 激素信号
  •   1.4 立题依据及技术路线
  •     1.4.1 立题依据
  •     1.4.2 技术路线
  • 2 1-戊烯-3-酮对拟南芥根长及侧根生长的影响
  •   2.1 材料与方法
  •     2.1.1 材料培养
  •     2.1.2 熏蒸处理拟南芥
  •     2.1.3 根长测定
  •     2.1.4 侧根密度统计
  •     2.1.5 统计分析
  •   2.2 试验结果
  •     2.2.1 1-戊烯-3-酮对拟南芥初生根生长的影响
  •     2.2.2 几种短链挥发物对拟南芥初生根生长的影响
  •     2.2.3 1-戊烯-3-酮对拟南芥侧根生长的影响
  •   2.3 分析讨论与结论
  • 3 1-戊烯-3-酮诱导拟南芥根尖的早期信号事件研究
  •   3.1 材料和方法
  •     3.1.1 材料培养
  •     3.1.2 药物处理
  •     3.1.3 分子、离子选择性试验
  •     3.1.4 共聚焦测定
  • 2O2浓度测定'>      3.1.4.1 胞内H2O2浓度测定
  •       3.1.4.2 荧光强度计算
  •       3.1.4.3 统计分析
  •   3.2 试验结果
  • 2+、H+和H2O2信号的作用'>    3.2.1 1-戊烯-3-酮对拟南芥根细胞跨膜Ca2+、H+和H2O2信号的作用
  • +流的影响'>      3.2.1.1 1-戊烯-3-酮对拟南芥跨膜H+流的影响
  • 2+流的影响'>      3.2.1.2 1-戊烯-3-酮对拟南芥跨膜Ca2+流的影响
  • 2O2流的影响'>      3.2.1.3 1-戊烯-3-酮对拟南芥跨膜H2O2流的影响
  • 2O2、Ca2+和H+的相互关系'>    3.2.2 H2O2、Ca2+和H+的相互关系
  • +和Ca2+的来源'>      3.2.2.1 H+和Ca2+的来源
  • 2O2和Ca2+的先后关系'>      3.2.2.2 H2O2和Ca2+的先后关系
  • 2+和H+的先后关系'>      3.2.2.3 Ca2+和H+的先后关系
  •   3.3 分析与讨论
  •   3.4 小结
  • 4 1-戊烯-3-酮对拟南芥根系转录水平的影响
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 材料培养
  •     4.1.2 熏蒸处理
  •     4.1.3 基因表达测定
  •     4.1.4 实时定量PCR
  •     4.1.5 IAA流测定
  •     4.1.6 数据分析
  •   4.2 试验结果
  •     4.2.1 1-戊烯-3-酮对拟南芥根尖NADPH氧化酶相关基因表达量的影响
  •     4.2.2 1-戊烯-3-酮对拟南芥根尖IAA相关基因表达量和IAA流的影响
  •     4.2.3 1-戊烯-3-酮对拟南芥根尖SLs相关基因表达量的影响
  • 2O2、IAA和SLs的相互关系'>    4.2.4 H2O2、IAA和SLs的相互关系
  • 2O2和IAA的先后关系'>      4.2.4.1 H2O2和IAA的先后关系
  •       4.2.4.2 IAA和SLs的先后关系
  •   4.3 分析与讨论
  •   4.4 小结
  • 5 结论与展望
  •   5.1 讨论
  •   5.2 结论
  •   5.3 创新点
  •   5.4 展望
  • 参考文献
  • 个人简介
  • 导师简介
  • 成果清单
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张庆花

    导师: 沈应柏

    关键词: 戊烯酮,拟南芥,早期信号,非损伤微测技术,基因表达

    来源: 北京林业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 北京林业大学

    分类号: Q945

    DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.001235

    总页数: 76

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