高山植物须弥芥(Crucihimalaya himalaica)适应水分胁迫 的研究

	高山植物须弥芥(Crucihimalaya himalaica)适应水分胁迫的研究
	杨建翔
导师	李唯奇
学位专业	生物化学与分子生物学
关键词	拟南芥须弥芥脯氨酸合成缺失型突变株 p5cs1 抗旱能力钾元素脯氨酸合成及降解相关基因
摘要	高山地区往往生境恶劣，对植物产生多重环境胁迫。在我国西南横断山特殊生境中，存在极端温度、昼夜巨大温差、干旱、空气稀薄、强辐照度、土壤贫瘠等环境胁迫，其中的植物进化有适应环境胁迫的特殊性状。本研究组前期就发现横断山高山的模式植物拟南芥近缘种须弥芥(Crucihimalaya himalaica)，具有很强的耐受缺钾营养胁迫的性状。干旱是植物在自然中面对的主要环境胁迫，植物在横断山高山生境中会遭遇生理干旱。但是在这种特殊生境中的植物适应水分胁迫的机制尚且未知，研究这个规律对认识植物的环境适应性具有重要意义。论文以须弥芥为研究对象，在植物的水培体系上设置干旱人工控制实验，与拟南芥进行比较研究，通过检测干旱胁迫下的表型、生理生化反应、基因表达模式，研究了须弥芥适应水分胁迫的规律，主要结果如下：第一，在正常干旱胁迫下，须弥芥的萎蔫比拟南芥的严重，须弥芥的相对含水量、叶绿素荧光低于拟南芥，说明须弥芥耐受干旱的能力低于拟南芥。第二，在缺钾的干旱胁迫下，须弥芥耐受干旱的能力没有变化，而拟南芥耐受干旱的能力显著下降。说明须弥芥响应干旱的机制可能与拟南芥的不同，并可能与其耐受缺钾的特殊性状有关。第三，须弥芥中干旱诱导膜的脂过氧化和可溶性糖积累，与拟南芥中的没有差异，但是脯氨酸积累的能力显著低于拟南芥。须弥芥中的脯氨酸积累不受钾离子缺乏的影响，而拟南芥中的脯氨酸积累在到钾离子缺乏时的显著降低。这提示须弥芥耐受干旱的能力低，可能与其脯氨酸的代谢相关，其脯氨酸代谢调控可能受到适应缺钾胁迫的影响。第四，比较脯氨酸合成和降解相关基因的表达样式发现，在须弥芥中指向脯氨酸积累的趋势要小于在拟南芥中的，并且前者的趋势不受钾离子缺乏的影响，后者的趋势受到缺钾缺乏的影响。第五，在脯氨酸合成基因 P5CS1 敲除型拟南芥突变株中，脯氨酸的积累显著低于野生型拟南芥。利用此突变体与拟南芥野生型和须弥芥进行的正常干旱和缺钾干旱，结果显示，须弥芥的表型与拟南芥突变株的相似，而与拟南芥野生型不同。上述结果证明，须弥芥耐受干旱的能力低，这个性状是其脯氨酸积累能力低 II 导致的。我们推测须弥芥的这个适应干旱的特殊机制，可能是脯氨酸代谢途径在缺钾环境中的适应性进化有关。
	2019-06
学位授予单位	云南大学
学位名称	硕士
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/73987
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	杨建翔. 高山植物须弥芥(Crucihimalaya himalaica)适应水分胁迫的研究[D]. 云南大学,2019.

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杨建翔硕士毕业论文最终版(中科院).pd（1446KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-ND	请求全文