高寒植物对低温和强uv-b辐射胁迫响应的分子机制研究

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1、四川大学博士学位论文高寒植物对低温和强UV-B辐射胁迫响应的分子机制研究植物学专业研究生：何文兴指导教师：陈放教授摘要针对目前川西北草原面临严重退化甚至沙化的威胁，在川西北高原沙地(丘)进行了植被恢复试验，建立了多种重建模式，对构建群落的分析表明：群落物种多样性随均匀度增加而减小，二者里极显著负相关，相关系数O．94，线性回归Y=一O．14x+0．75；物种多样性随丰富度增加而增加增大，二者呈显著正相关，相关系数O．85，线性回归Y=0．17x—O．15。在所有重建模式中，T10群落(川草2号老芒麦十无芒雀麦+沙生冰草+多

2、花黑麦草)稳定性最强；T13群落(垂穗披碱草+多花黑麦草+紫羊茅+沙生冰草)竞争性最强。在所有供试物种中群落优势度最大的3个种分别是川草2号老芒麦、垂穗披碱草和沙生冰草。在人工构建群落内，入侵最强的2个原生种是赖草和沙生苔草，为进一步丌展与原生物种相结合的植被复建模式探讨，进行了赖草和沙生苔草克隆生长特性研究。结果表明：赖草克隆构型指数为O．91，对应一维自回避行走模型，而沙生苔草克隆构型指数为0．78，对应随机行走模型；赖草克隆生长指数为O88，沙生苔草克隆生长指数为0．21：赖草适于利用广域分布资源，沙生苔草适于极度利

3、用局部资源：赖草和沙生苔草有不同的风险分摊方式，即赖草将风险分摊在一条或几条线上，而沙生苔草将风险分摊在一个面内。为进～步揭示赖草和沙生苔草在拓展新生境时对克隆整合效应的依赖性质和依赖程度，进行了以切断根茎为处理的试验，结果表明：在测定的各项植物特征中，伸长生长对克隆整合有极高的依赖性，而数量性状基本不受整合效应影响；生殖生长与营养生长的调控受整合效应的制约；赖草用于移植时要求具有较多的地上枝，而沙生苔草要求具有较高的种植密度。在进行了人工建植群落入侵种分析之后，进行了非生物关键生态因子影响四JII大学博士学位论文实验。在

4、影响植被分布与组成的水分、温度、光照3大生态因子中，对于川西北高原重要制约因子是低温和强UV-B辐射，因此进行了相应实验。在研究川西北代表性植物川草2号老芒麦和作为对照的耐低温模式植物黑麦草在低温逆境下基因表达差异时发现，二者均有编码ATPase基因参与低温逆境代谢，通过5’RACE获得JJig2号老芒麦全长嘶叫基因，若对其低温表达进行分析表明：atpA基因在29C低温胁迫后4～8h及解除胁迫后的16～24h，其转录明显上调，相关分析表明ATPase口亚基不仅对酶活性进行调控，而且可能与植物低温信号转导有关。在分离低温差异

5、表达基因时还得到了与mRNA转录后调节、DNA重组修复、信号转导、逆境酶类如甲硫氨酸合成酶等相关基因和一些未知基因片段，为进一步研究高原植物低温适应性奠定了基础。在青藏高原上空臭氧谷不断加深，UV-B辐射不断增强的背景下，进行了川草2号老芒麦在增强UV-B辐射下基因表达差异分析，分离到了与磷脂酰丝氨酸脱羧酶基因、反转录转座子基因有同源性的基因片段，预示其可能与UV-B辐射信号转导，基因突变有关。同时还分离到了受UV-B辐射抑制的rbcL基因片段，通过57RACE克隆川草2号老芒麦全长rbcL基因及其在增强UV-B辐射下的表

6、达分析表明：在增强UV-B辐射后6h，rbcL基因表达便受到强烈抑制，处理后60h，其表达几乎完全被抑制，表明长期生长在高原地区的川草2号老芒麦在受到较强的UV-B辐射后，其rbcL基因的转录同平原地区对UV-B辐射敏感的植物一样也会受到抑制。该实验结论为揭示PAR、温度以及C02浓度等因子在高原植物适应强UV-B辐射中的复合作用提供了新的线索。关键词：川西北高原；JJig2号老芒麦；黑麦草；赖草；沙生苔草；克隆构型克隆整合；低温胁迫：atpA基因；UV-B辐射：rbcL基因堕型盔兰苎主兰堡兰奎StudyOntheMole

7、cularMechanisminAlpinePlantResponsetoCold-stressandUV-BRadiationStressMajor：BotanyPh．D．candidate：HeWenxingSupervisor：Pm￡ChenFangABSTRACTAimingatthecurrentsteppeinthenorthwestofSiehuanfacingtheseriousdegenerationeventhetl'lreatofdesertification，therevegetationexper

8、imentswereconductedonthenorthwestplateausandbackofSichuan，andvariousreconstructionmodeswereestablished．Thea11alysistothereconstructivecommunityindicates