外源亚精胺对高温胁迫下番茄幼苗叶片蛋白质组和抗氧化系统的影响

摘要

高温是影响植物生育的一种非生物胁迫，直接影响植株的生理生化过程，间接改变植物的生育模式，影响幼苗的形态建成。番茄(Lycopersicon esculentum Miller)是一种主要的设施栽培蔬菜作物，在春末、夏秋季的温室生产中，高温胁迫已成为限制生产的重要因子。多胺(Polyamines，PAs)是植物生长的一种调节物质，是多聚阳离子的低分子量脂肪族含氮化合物，包括腐胺(putrescine，Put)、亚精胺(spermidine，Spd)和精胺(spermine，Spm)等，调控植物的生育过程，参与植物对非生物胁迫的响应。 本研究采用高温敏感型番茄品种‘浦红968’为试验材料，运用基质栽培方式，通过叶面喷施外源亚精胺(1mMSpd)，研究外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗叶片蛋白质组和抗氧化防御系统的影响，探究外源Spd缓解高温胁迫的相关机制。主要研究结果如下: 1.外源Spd显著缓解了高温胁迫对番茄幼苗生长的抑制。双向电泳(2-DE)结合串联飞行时间质谱技术(MALDI-TOF/TOF-MS)，鉴定得到67个差异蛋白点响应高温胁迫和/或外源Spd，主要涉及光合作用、抗氧化和防御响应、氨基酸代谢、蛋白合成折叠和降解、能量和代谢、信号转导;其中大多数蛋白参与光合作用、细胞防御响应和能量代谢，且大部分被外源Spd诱导上调，说明Spd促进高温胁迫下番茄叶片的光合作用、抗氧化防御和能量代谢。通过蛋白质组研究发现，Spd通过调节高温胁迫下番茄叶片蛋白质的表达水平，增强番茄植株的高温耐性。 2.高温胁迫下，番茄幼苗叶片ROS(O2·-产生速率和H2O2含量)显著升高，膜脂过氧化损伤加重。外源Spd处理不同程度地提高了高温胁迫下番茄幼苗叶片的抗氧化酶活性，上调抗氧化酶相关基因的表达水平;同时，外源Spd处理显著增加番茄幼苗叶片中的抗氧化剂(AsA和GSH)含量，提高还原型AsA和GSH所占的比例，维持细胞内的氧化还原平衡。外源Spd可以通过激活抗氧化酶和非酶抗氧化剂这两大抗氧化系统，显著降低O2·-产生速率和H2O2、MDA含量，缓解高温胁迫对番茄幼苗造成的氧化伤害，降低膜脂过氧化程度。 3.为进一步探究高温胁迫下外源Spd诱导产生的抗氧化耐性，研究高温胁迫下外源Spd诱导促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)级联途径参与高温胁迫下的抗氧化防御。施用MAPK级联途径抑制剂PD98059研究MAPK级联途径在Spd诱导产生的抗氧化系统中的作用。结果显示，外源Spd可以通过提高抗氧化酶活性及相关基因表达来缓解高温胁迫造成的氧化伤害。利用MAPK抑制剂PD98059(10μmol·L-1)处理显著加重高温胁迫造成的氧化损伤，同时，也在处理的较短时间内明显抑制了Spd诱导的抗氧化酶活性及相关基因表达的增加。上述结果表明，MAPK参与外源Spd诱导的抗氧化防护过程，可能与外源Spd诱导产生的高温耐性有关。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章文献综述

1高温对植物的影响

2植物的耐热机理

第二节多胺与信号转导

1 多胺与温度胁迫响应

2多胺与信号转导

1蛋白质组学的研究技术

2蛋白质组学在非生物胁迫中的应用

第二章外源亚精胺对高温胁迫下番茄幼苗叶片蛋白质组的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．1 外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗生长的影响

2．2差异蛋白的功能分类

2．3差异蛋白的聚类分析

2．4差异蛋白互作网络

3 讨论

3．1光合作用

3．2抗氧化和防御响应

3．3蛋白合成、折叠和降解

3．4能量代谢

3．5氨基酸代谢

3．6信号转导

第三章外源亚精胺对高温胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化系统的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．1外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗ROS产生的影响

2．2外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗膜脂伤害的影响

2．3外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

2．4外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗非酶抗氧化剂含量的影响

2．5外源Spd对高温胁迫下番茄幼苗抗氧化酶相关基因表达的影响

3讨论

第四章外源亚精胺诱导MAPK级联途径参与高温胁迫下的抗氧化防御

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．2外源Spd和PD98059对高温胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶活，陛的影响

2．3外源Spd和PD98059对高温胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶相关基因表达水平的影响

2．4外源Spd和PD98059对高温胁迫下番茄幼苗叶片H2O2含量及其相关基因表达的影响

2．5 外源Spd和PD98059对高温胁迫下番茄幼苗叶片基因MAPK3、MAPK6表达水平的影响

3 讨论

全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢