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作者：卢龙飞中国海洋大学

学位级别：硕士

蓝细菌是海洋生态系统中重要的初级生产者，可贡献高达80%的初级生产力。噬藻体专指感染蓝细菌的病毒，其通过裂解宿主和基因整合等方式，调控宿主的群落结构及促进宿主间基因交流，从而影响生态系统的群落结构和功能。本文对中国青岛... 详细信息

蓝细菌是海洋生态系统中重要的初级生产者，可贡献高达80%的初级生产力。噬藻体专指感染蓝细菌的病毒，其通过裂解宿主和基因整合等方式，调控宿主的群落结构及促进宿主间基因交流，从而影响生态系统的群落结构和功能。本文对中国青岛近海、北黄海以及渤海噬藻体psba基因以及DNA聚合酶基因的多样性进行分析，以期探明上述海域噬藻体群落结构，探讨河流冲淡水等环境因素对噬藻体多样性的影响。对北黄海远岸海域以及青岛近海海域噬藻体psba基因进行分析，共得到118条不同的基因片段，其中北黄海远岸海域60条，青岛近海海域58条。系统发生分析表明，118条序列共聚为4簇，即ClusterⅠ，ClusterⅠ和Ⅱ均源于感染聚球藻的肌尾科噬藻体，ClusterⅢ和Ⅳ分别源自感染原绿球藻的肌尾科噬藻体、感染聚球藻的短尾科噬藻体通过进一步GC含量分析及氨基酸序列分析等表明，源自感染聚球藻的噬藻体psba基因片段为112条(占94.9%)，源自感染原绿球藻噬藻体的只有5条(占4.2%)。此外，北黄海远岸海域及青岛近海海域噬藻体的多样性比较分析表明二者各自独立进化，保持着有限的基因交流。对渤海噬藻体DNA聚合酶基因进行分析，共获得392条基因片段，经过筛选分为84个OTUs。通过系统发生分析，84个OTUs共聚为2大枝，12个亚枝，命名为SubGroupⅠ，其中，优势枝为SubGroupⅠ、SubGroupⅤ、SubGroupⅪ，优势枝聚簇的序列几乎覆盖各个站位。聚簇于SubGroupⅠ的序列还包括文献报道的从大西洋、太平洋以及中国南海、切萨克皮湾得到的噬藻体聚合酶基因片段，说明SubGroupⅠ代表的短尾科噬藻体分布广泛。SubGroupⅤ聚簇的只有本文得到的DNA聚合酶基因片段，应属于本研究海域特异的短尾科噬藻体分枝。此外，SubGroupⅫ，为B14、B31站位的优势分枝，其代表为侵染聚球藻WH7805的噬藻体纯株P60。P60属于高度活跃的噬藻体，此分枝代表的聚球藻噬藻体极可能对调控海洋蓝细菌的群落结构起到重要作用。以DNA聚合酶基因为基础，对各个站位的样品分析聚类以及多维尺度进行分析，结果发现黄河冲淡水可能不是影响噬藻体群落结构的关键因素。在渤海，共获得432条噬藻体psba基因片段，经过OTUs筛选分为139个OTUs。通过系统发生分析，139个OTUs共聚为8簇，命名为MarⅠ-SM，GroupⅡ。其中，MarⅠ-SM为优势枝，聚簇的包括99个OTUs(66.9%)，365条序列(80.8%)。在MarⅠ-SM，GroupⅢ、Ⅳ、Ⅵ四簇，聚簇的参考序列均包括聚球藻肌尾科噬藻体聚簇，通过进一步的GC含量分析以及氨基酸序列分析等表明其应属于侵染聚球藻的肌尾科噬藻体。在GroupⅡ、Ⅴ、Ⅶ及Ⅷ，聚簇的只包括本文获得的噬藻体psba基因片段，通过GC含量分析以及氨基酸序列分析，此四簇应属于本研究海域特异的肌尾科噬藻体分枝。通过对以DNA聚合酶及以psba基因为基础的噬藻体的遗传多样性进行比较分析，发现二者均表明侵染聚球藻的噬藻体在研究海域占有优势。但二者也存在明显差异，样品聚类以及多维尺度分析结果也表明这两个基因的进化速度可能存在差异。

关键词：渤海黄海噬藻体 psba基因 DNA聚合酶基因

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水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶片光合机构的保护作用

水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶片光合机构的保护作用

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作者：王林华河南农业大学

学位级别：硕士

小麦是我国第二大粮食作物,其产量的丰欠直接影响人民生活水平和国民经济发展。然而,在决定小麦产量形成的灌浆期,常常遭遇高温和强光双重胁迫,导致光合机构破坏,叶片功能早衰,有机营养匮乏,籽粒发育受阻,造成严重的产量下降。本文研究... 详细信息

小麦是我国第二大粮食作物,其产量的丰欠直接影响人民生活水平和国民经济发展。然而,在决定小麦产量形成的灌浆期,常常遭遇高温和强光双重胁迫,导致光合机构破坏,叶片功能早衰,有机营养匮乏,籽粒发育受阻,造成严重的产量下降。本文研究了外源SA对高温强光胁迫下小麦抗氧化代谢、渗透调节、细胞膜稳定性、光合速率及叶绿体psba基因表达的影响,旨在阐明其对光合机构防护作用的机理,为生产中采取抗逆技术提供理论依据。试验于河南农业大学科教园区进行,设置盆栽为主,沙培和大田栽培为辅3组试验,主要结果如下: 1外源SA提高了高温强光胁迫下小麦叶片psba基因的表达量高温强光胁迫导致了psba基因表达量的降低,叶面喷施SA可有效抑制高温强光所致的psba基因表达量的降低,减轻了逆境条件下小麦的光抑制。暗恢复后使psba基因的表达量迅速恢复到接近胁迫前水平,有效保护了PSⅡ反应中心免遭破坏,维护了植物光合机构有效运转。各处理浓度间的效应较为显著,以0.3mmol·L的SA作用效果最好。 2外源SA提高了高温强光胁迫下小麦叶片对活性氧的清除能力因为SOD的活性受其底物浓度的诱导,在各生育时期的胁迫初期,受O含量增加的刺激,SOD活性增强,但随着胁迫时间的延长和胁迫程度的加深SOD活性又急剧下降。受底物浓度的影响,APX活性变化趋势和SOD相似。虽然叶面喷施SA没有改变SOD和APX活性先增加后下降的趋势,但是喷施SA的处理SOD和APX活性始终高于CK处理。同时,SA对于CAT的活性下降也起到了较好的抑制作用。所以SA使高温强光胁迫下的小麦叶片相对维持了较高的清除活性氧的能力,减少了高温强光胁迫条件下自由基的积累,缓解了其对生物膜系统的伤害,使膜脂过氧化程度降低,因而原生质膜的通透性变小,离子渗漏减少。说明SA对高温强光胁迫下的小麦叶片细胞膜起到了一定的保护作用,且以浓度为0.3mmol·L的SA保护效果最好。 3外源SA提高了高温强光胁迫下小麦叶片的渗透调节能力植物的抗逆性与体内游离脯氨酸和蛋白质等物质密切相关。叶面喷施SA增加了高温强光胁迫下植株体内脯氨酸的积累,起到了渗透调节的作用。脯氨酸对逆境胁迫很敏感,胁迫时小麦叶片脯氨酸含量迅速积累,在随后的恢复阶段SA处理又可以有效的抑制脯氨酸含量的降低。植物在逆境条件下通过增加可溶性蛋白质的合成,直接参与其适应逆境的过程。叶面喷施SA在胁迫初期对蛋白质的合成起促进作用,随着胁迫程度的加剧,又对其降解起到了抑制作用。说明在高温强光胁迫下,SA通过促进新蛋白质的合成或者抑制蛋白质分解使其保持一定的含量水平,使细胞的亲水性增强,间接地增强了小麦叶片抵抗高温强光胁迫的能力。 4外源SA提高了高温强光胁迫下小麦叶片光合作用的潜能和效率高温强光胁迫下光合电子传递受阻,PSⅡ光化学效率降低,PSⅡ反应中心失活,净光合速率降低。高温强光胁迫对PSⅠ电子传递速率的影响明显小于PSⅡ,说明光抑制的主要部位是PSⅡ。在小麦经受高温强光胁迫之前,喷施适量的SA后,有效抑制了逆境对D1蛋白伤害,从而维持了较高的光合速率。SA处理在经过3h的暗恢复之后光合速率基本恢复,而CK处理在随后的恢复阶段并没有恢复到胁迫前的水平。说明SA处理仅仅发生了可逆失活,CK则可能发生了不可逆的失活。由此可以说明,外源SA提高了高温强光胁迫下小麦叶片光合作用的潜能和效率。综合本研究结果,一方面,外源SA能够增加高温强光胁迫下小麦叶片脯氨酸含量和可溶性蛋白质的含量,增强胁迫条件下膜脂稳定性,减少电解质外渗。另一方面,外源SA能够增加高温强光胁迫下小麦叶片活性氧清除酶系统SOD、APX的活性,加强其对ROS的清除能力,减少活性氧对D1蛋白的破坏,提高psba基因的表达,从而保持较高的光合速率。最终表现在对光和机构的保护,增强干物质的积累,从而为增加小麦的产量提供保证。

关键词：小麦 SA 高温强光胁迫 psba基因抗氧化代谢渗透调节

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外源5-ALA对小麦幼苗干旱胁迫的缓解效应及光合调节研究

外源5-ALA对小麦幼苗干旱胁迫的缓解效应及光合调节研究

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作者：刘淑春河南农业大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum aestivum)是我国的第二大粮食作物。目前,干旱已经成为限制小麦生长的最主要的逆境因素之一。干旱胁迫能够影响小麦体内相关的生理、生化机制,因而影响小麦的正常生长。本实验将小麦品种的矮抗58和中国春作为材料,在幼苗... 详细信息

小麦(Triticum aestivum)是我国的第二大粮食作物。目前,干旱已经成为限制小麦生长的最主要的逆境因素之一。干旱胁迫能够影响小麦体内相关的生理、生化机制,因而影响小麦的正常生长。本实验将小麦品种的矮抗58和中国春作为材料,在幼苗(一叶一心)期时对小麦叶片分别进行喷施蒸馏水、100 mg/L(矮抗58)和10 mg/L(中国春)的5-ALA后进行干旱胁迫2天。分别对胁迫前和胁迫后小麦幼苗观察表型并拍照,并对胁迫后小麦幼苗进行取样,用于测定生理生化特性及psba基因、psbD基因、TaNAC2基因和TaDREB2基因的相对表达水平。同时探讨干旱胁迫下,外源5-氨基乙酰丙酸对这些基因表达的调节作用,来揭示psba基因的表达与PSⅡ功能修复之间的关系。这将进一步阐明在干旱胁迫下受损光合机构的修复机制,为农业上采取抗逆技术提供理论和科学依据。主要实验结果如下:1.干旱胁迫对小麦幼苗细胞膜稳定性的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫下,小麦幼苗叶片细胞膜的稳定性、相对含水量和叶绿素含量都降低,而丙二醛(MDA)和HO的含量都增加。外源5-ALA处理提高了干旱胁迫下小麦幼苗叶片的相对含水量(RWC)和叶绿素含量,减少MDA和HO的积累,从而增强了细胞膜的稳定性。2.干旱胁迫对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫下,植物通常会通过调节体内的抗氧化酶系统来减轻干旱造成的损伤。干旱条件下小麦幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)的活性都增加了,外源5-ALA处理能够使干旱胁迫下抗氧化酶的活性更高。说明较高的抗氧化酶活性帮助清除小麦幼苗中过多的MDA和HO,从而减轻了干旱对小麦幼苗造成的伤害。3.干旱胁迫对小麦幼苗脱落酸含量的影响以及外源5-ALA的调节作用植物的抗逆性与其体内脱落酸(ABA)的含量密切相关,而且脱落酸对干旱等逆境胁迫很敏感。干旱条件下小麦幼苗中ABA的含量大量积累,而外源5-ALA处理降低了干旱胁迫下小麦幼苗体内脱落酸的累积,提高了小麦幼苗的抗旱能力。4.干旱胁迫对小麦幼苗叶绿体PSⅡ功能的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫会影响植物的同化转移与光合作用,叶绿素荧光动力学参数可以反映植物的光合机构受损的程度。干旱胁迫会使小麦幼苗的光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率(ETR)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、原初光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,使非光化学淬灭系数(qN)升高。外源5-ALA处理提高了干旱胁迫下ΦPSⅡ、Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP的值,降低了qN的值。这样就通过减轻干旱胁迫对小麦光合机构的损伤来维持PSⅡ结构的稳定性。5.干旱胁迫对小麦幼苗psb A基因、psbD基因、TaNAC2基因、TaDREB2基因与D1蛋白表达的影响以及外源5-ALA的调节作用PSⅡ是各种逆境伤害的关键部位,而D1蛋白又是逆境胁迫作用的靶位点,由psba基因编码的旧D1蛋白的分解以及新D1蛋白的合成是PSⅡ修复的关键。本试验结果表明干旱胁迫下,小麦叶绿体psba基因和psbD基因的表达受到抑制,而干旱胁迫响应相关基因TaNAC2和TaDREB2的表达增强。干旱胁迫下,外源5-ALA处理降低了TaNAC2和TaDREB2基因的表达,提高了psba基因、psbD基因和D1蛋白的表达,从而减轻干旱胁迫对小麦的光抑制,保护了PSⅡ的反应中心,维护了植物光合机构的正常运转。综上所述,本研究说明外源5-ALA通过提高小麦体内的抗氧化酶活性来清除活性氧,减轻细胞膜脂的过氧化;通过缓解叶绿素的降解来减轻干旱对光合机构造成的损伤。在降低TaNAC2和TaDREB2基因表达量的同时提高叶绿体基因psb A和psbD基因的表达,减轻干旱对光合机构造成的伤害,从而提高小麦幼苗的抗旱性。

关键词：小麦幼苗干旱胁迫 5-ALA 抗氧化酶光系统Ⅱ psba基因 D1蛋白

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植物PSⅡ反应中心D1蛋白的结构与功能

植物PSⅡ反应中心D1蛋白的结构与功能

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中国园艺学会第七届青年学术讨论会

作者：郭延平刘辉胡美君张良诚浙江大学园艺系

psba基因编码的D1蛋白是PSⅡ反应中心复合物中的一个非常重要的蛋白亚基, 在PSⅡ反应中心中扮演着十分重要的角色,是近年来光合作用研究的热点领域之一。本文就 D1蛋白的结构、合成和降解以及D1蛋白在植物生长过程中的生理功能等方面研... 详细信息

psba基因编码的D1蛋白是PSⅡ反应中心复合物中的一个非常重要的蛋白亚基, 在PSⅡ反应中心中扮演着十分重要的角色,是近年来光合作用研究的热点领域之一。本文就 D1蛋白的结构、合成和降解以及D1蛋白在植物生长过程中的生理功能等方面研究的新进展作了简要论述,并对研究中存在的问题进行了讨论。

关键词： D1蛋白 psba基因 PSⅡ反应中心磷酸化

来源： cnki会议评论

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叶绿体基因组及其编码的基因

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生物技术通报 1996年第6期12卷 1-4页

作者：沈燕新张中林沈桂芳中国农科院生物技术中心

高等植物细胞中,遗传物质存在于三种细胞器中,即核、叶绿体、线粒体。叶绿体遗传物质的研究源于1909年Bear & Correns对高等植物花斑病的研究,1962年Ris等首次证实了叶绿体中存在着DNA。1975年Kolodner & Tewari第一次得到纯化的完整的... 详细信息

高等植物细胞中,遗传物质存在于三种细胞器中,即核、叶绿体、线粒体。叶绿体遗传物质的研究源于1909年Bear & Correns对高等植物花斑病的研究,1962年Ris等首次证实了叶绿体中存在着DNA。1975年Kolodner & Tewari第一次得到纯化的完整的叶绿体基因组(ctDNA),1976年建立了玉米叶绿体DNA的物理图谱,到1986年,在叶绿体基因组上进行了多种RNA和蛋白质基因的定位。

关键词：叶绿体基因组叶绿体DNA psba基因内含子高等植物基因编码 RNA聚合酶反向重复序列同源性质体基因组

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