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时间:2018-08-30
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1、论文分类号;10708:2学校代码学号:1503007m浼蚤#我大莩SHAANXIUNIVERSITYOFSCIEMCE&TECHNOLOGY硕士学位论文T'hesisforMastersDegreeM细臟胶廳金属Cd机制研究■教师姓名:郭军康教授学科名称:环境科学mjn1论文提交日期:2018年3月论文答辩日期:麗年5月f■yI申请理学硕士学位论文论文题目:番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究学科门类:理学一级学科:环境科学培养单位:环境科学与工程学院硕士生:周冉导师:郭军康教授2018年5月S
2、tudyofMechanismforCadmiumAccumulationbyPectininTomatoCellWallAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByRanZhouSupervisor:Prof.JunkangGuoMay2018番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究摘要镉(Cadmium,Cd)是生物非必需元素,具有较强
3、的生物毒性,当Cd含量超标时,不但会抑制植物生长还会富集在农作物体内进而影响人体健康。研究表明细胞壁在植物抗逆境生理过程中起着关键性的作用,但关于细胞壁各组分解毒机制、细胞壁基因调控抗性机理等探讨还不够全面。本论文在前人研究的基础上,以常食果蔬番茄为研究对象,探讨了番茄细胞壁与Cd的结合位点,果胶含量及甲酯酶(PME)活性与细胞壁Cd累积量的关系以及果胶半乳糖醛酸基转移酶基因(LeQUA1)、果胶甲酯酶基因(LePME1)在调控番茄抗镉机理过程中的作用等。主要研究内容和结果如下:(1)在探究番茄细胞壁对重金属Cd的吸附固定机制过程中,对提取的番茄各器官细胞壁进行改性处理,通
4、过吸附实验研究改性前后细胞壁对Cd的吸附速率和吸附量的影响。随着吸附时间的增加,吸附速率逐渐减慢,吸附增量也相应随之减少。480min左右,番茄各器官细胞壁吸附量达到饱-1和,饱和吸附量在1.00mg.g左右。与未改性空白组相比,酯化改性、甲基化程度调节、果胶含量调节等处理均使得细胞壁吸附Cd含量降低。说明细胞壁酯化程度、果胶甲基化程度及其含量对番茄吸附固定Cd起着关键性的作用。运用傅里叶红外光谱技术对化学改性前后、Cd胁迫前后细胞壁有机官能团进行表征,Cd胁迫前后细胞壁羟基、羧基等吸收峰峰强和峰位都2+有不同程度的改变。研究发现果胶是细胞壁结合Cd的主要部位之一。另2+外
5、,胁迫条件下细胞壁中羟基、羧基主要与Cd发生交互作用,是其主要结合位点。(2)对番茄幼苗进行不同水平Cd胁迫处理,分离提取番茄根、茎、叶等不同器官细胞壁、果胶、果胶甲酯酶(pectinmethylesterase,PME)等组分。探究不同浓度Cd胁迫对番茄不同器官细胞壁果胶含量及果胶甲酯酶活性的影响。随着Cd胁迫浓度的增加,番茄幼苗各器官Cd含量显著增加,Cd在各器官的含量分布为根>茎>叶,番茄细胞壁及果胶Cd含量分布均为根>茎>叶。实验结果显示番茄细胞壁果胶累积Cd含量占细胞壁累积量的12~27%左右,表明果胶是植物细胞壁累积重金属Cd的主要结合部位。与此同时,随着胁迫浓
6、度的增加,果胶半乳糖醛酸含量也有所增加,番茄细I番茄细胞壁果胶累积重金属Cd机制研究胞壁PME活性升高。果胶半乳糖醛酸含量及PME活性与细胞壁Cd含量呈正相关。(3)采用RT-PCR研究果胶半乳糖醛酸基转移酶基因(LeQUA1)、果胶甲酯酶基因(LePME1)调控番茄累积Cd机制。结果表明,和CK组相比,Cd胁迫处理12h、24h,LeQUA1基因表达分别下调30.02%、上调158.08%。Cd胁迫处理36h后,LeQUA1基因表达略微有所下调。Cd胁迫处理14天时,LeQUA1基因表达明显上调了68.62%。和CK组相比,Cd胁迫处理12h时,LePME1基因表达量下调
7、了54.83%。Cd胁迫处理24h、36h时,LePME1基因表达量变化较小。Cd胁迫处理14天时,LePME1基因表达上调了79.69%。进一步地,对不同Cd胁迫时间下的差异表达量进行了比较。与Cd胁迫处理12h时相比,在番茄幼苗后续生长过程中,LeQUA1基因在Cd胁迫24h、36h和14天时表达量上调,分别是12h的3.69、1.30和2.41倍;与此同时,LePME1基因在Cd胁迫24h、36h和14天时的表达量也均上调,分别是12h的2.37、1.91和3.98倍。关键词:番茄,细胞壁,果胶,果胶甲酯酶,
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