血红素加氧酶1与一氧化氮参与甲烷诱导的黄瓜不定根发生

【摘要】：近年来,研究发现多种植物存在甲烷(CH4)释放的现象,但是对CH4在植物体内部所发挥的生物学功能却知之甚少。已知有多种信号途径参与调控黄瓜不定根的发生,最新发现CH4可能是一个新的动物气体信号分子,CH4是否也可调节黄瓜不定根的发生值得进一步研究。另外,血红素加氧酶l(H01)和一氧化氮(NO)是已知的植物信号系统/分子,在植物体内参与多种生理过程,尤其在黄瓜不定根发生过程中起调节作用。本论文探讨了CH4对黄瓜不定根发生的影响,以及HOl和NO在这一过程中的作用。结果表明：(1)富甲烷水(Methane-rich water, MRW)能以浓度依赖方式诱导黄瓜不定根发生,并能以时间进程方式调控HO1转录本与蛋白质水平。HO1抑制剂ZnPP能抑制MRW诱导不定根发生,并能进一步抑制MRW上调HOJ转录本与蛋白质水平,CO能逆转上述过程。随后探查HO1/CO信号系统对不定根发生靶基因的影响,发现MRW能不同程度上调CsCDPK1/5、CsDNAJ-1、CsAUX22B/D-like 和 CsCDC6转录本水平,HO1抑制剂ZnPP能抑制MRW对以上靶基因的诱导,此过程还能被CO共处理所恢复。抑制剂实验证明,上述过程可能与钙信号有关。(2)MRW能与生长素类似的上调内源CH4含量。一氧化氮(Nitric oxide, NO)清除剂PTIO能抑制MRW诱导不定根发生,而NO释放化合物SNP能部分恢复上述效果,暗示NO参与了MRW诱导的黄瓜不定根发生,进一步使用抑制剂证实NO来源可能是依赖于L-精氨酸途径以及二胺氧化酶(Diamine oxidase, DAO)／多胺氧化酶(Polyamine oxidase, PAO)降解多胺途径。此外,我们还对MRW促进不定根发生的广谱性进行探究,发现MRW还能以浓度依赖方式促进黄豆和绿豆不定根发生。综上,我们运用药理学和分子生物学的方法表明,CH4可能作为一个气体信号分子诱导黄瓜不定根发生,并且NO和HO1信号可能是其下游信号组分。 【关键词】：甲烷 富甲烷水 不定根发生 血红素加氧酶1 一氧化氮 黄瓜
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：Q945
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 缩略语词汇表9-11
• 第一章 文献综述11-21
• 第一节 甲烷的研究进展11-13
• 1.1 CH_4的微生物来源11
• 1.2 CH_4的动物来源11
• 1.3 CH_4的植物来源11-13
• 第二节 血红素加氧酶研究进展13-16
• 2.1 动物中的血红素加氧酶13-14
• 2.2 植物中的血红素加氧酶14-16
• 第三节 植物一氧化氮研究进展16-18
• 3.1 NO在不定根发生中的作用16
• 3.2 植物中NO来源途径16-18
• 第四节 不定根发生与本文的研究目的和意义18-21
• 第二章 血红素加氧酶1/一氧化碳系统参与甲烷诱导的黄瓜不定根发生21-35
• 2.1 材料与方法21-24
• 2.1.1 材料培养21
• 2.1.2 化学试剂21
• 2.1.3 富甲烷水溶液、富氮水溶液、富空气水溶液制备21-22
• 2.1.4 CO水溶液制备22
• 2.1.5 黄瓜外植体处理方法22
• 2.1.6 黄瓜总RNA提取22
• 2.1.7 实时定量RT-PCR分析22-23
• 2.1.8 蛋白免疫印迹(Western blot)23
• 2.1.9 统计分析23-24
• 2.2 结果与分析24-33
• 2.2.1 MRW诱导黄瓜不定根发生具有浓度依赖效应24-25
• 2.2.2 MRW诱导黄瓜不定根发生是CH_4的作用25-26
• 2.2.3 MRW对CsHO1转录本和蛋白质水平的影响26
• 2.2.4 MRW促进黄瓜不定根的发生可以被ZnPP部分抑制,且能被CO逆转26-28
• 2.2.5 MRW上调CsHO1转录本与蛋白水平能被ZnPP所抑制且能被CO恢复28-29
• 2.2.6 CsDNAJ-1、CsCDPK1/5、CsCDC6、CsAUX22B-like和CsAUX22D-like的基因表达29-31
• 2.2.7 MRW诱导的不定根发生需要Ca~(2+)31-33
• 2.3 讨论33-35
• 第三章 一氧化氮参与甲烷诱导的黄瓜不定根发生35-43
• 3.1 材料与方法35-37
• 3.1.1 材料培养35
• 3.1.2 化学试剂35
• 3.1.3 甲烷水溶液制备及含量测定35
• 3.1.4 外植体处理方法35-36
• 3.1.5 统计分析36-37
• 3.2 结果与分析37-42
• 3.2.1 NO参与MRW诱导的不定根发生37-38
• 3.2.2 MRW诱导的不定根发生具有普遍性38-40
• 3.2.3 生长素能诱导黄瓜内源甲烷含量的上升40
• 3.2.4 MRW诱导的不定根发生中NO来源初探40-42
• 3.3 讨论42-43
• 第四章 全文结论43-45
• 参考文献45-55
• 硕士期间发表的研究论文55-57
• 致谢57

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