外源抗坏血酸缓解不结球白菜过量铜的作用机理

【摘要】铜是植物生长发育所必需的一种重要的微量矿质营养元素,它是多种酶如超氧化物歧化酶、细胞色素C和质体蓝素等的辅因子,在光合作用和呼吸电子传递过程中起重要作用。然而过量铜对植物造成毒害。抗坏血酸是动植物维持生命所必需的一种物质,能响应与防御活性氧、紫外线、高温和强光等非生物胁迫,在植物抗性生理中起着重要作用。microRNAs(简称miRNAs)是长度约为21nt的一类非编码RNA分子,在植物抗逆中起着关键调控作用。本论文对不结球白菜铜胁迫下外源抗坏血酸缓解效应及：niRNAs差异表达分析进行了研究和探讨。1.以不结球白菜品种‘乌塌菜’、‘苏州青’和‘二青’为材料,在不同浓度铜胁迫以及外源抗坏血酸作用下,对不结球白菜矿质元素含量、叶绿素含量、MDA、抗坏血酸、抗氧化酶活性以及叶片DNA甲基化水平进行了研究。结果表明,铜胁迫下,叶片中铜含量显著增加且高浓度铜处理下‘乌塌菜’叶片含铜最少,说明三种不结球白菜品种中‘乌塌菜’耐铜性最高。铁、锰、镁、钠和钾等矿质元素含量显著降低,叶绿素含量降低,MDA含量显著增加。同时铜胁迫使不结球白菜叶片DNA中甲基化水平显著增加。而施加外源抗坏血酸显著降低了铜胁迫下叶片中的铜含量、MDA含量和DNA甲基化水平,增加了叶绿素和其它矿质元素的含量,缓解了铜胁迫引起的毒害作用。2.在不同浓度铜处理下,对不结球白菜miRNA及其对应的靶基因的表达水平、不同组织和不同品种间的miRNA的表达差异,以及这些miRNA上游的顺式作用元件进行了研究。结果表明,bra-miR1530a、bra-miR1533ah、bra-miR1533aj、bra-miR1533d、bra-miR1533m、bra-miR1533t、bra-miR1533v、bra-miR172f、bra-miR414a和bra-miR398b这10个miRNA在100μMCu处理下表达量显著降低,且随铜处理浓度的增加而降低。而它们相应的靶基因在铜胁迫下表达上调,与miRNA负相关。这10个miRNA在不同组织的表达模式可以分为以下4种：bra-miR1530a和bra-miR1533v在叶柄中表达量最高,根中最低；bra-miR1533ah.bra-miR1533m、bra-miR1533t、bra-miR414a和bra-miR398b这5个miRNA在叶片中表达量最高,在根中最低；bra-miR172f在根中表达量最高,叶片中最低。bra-miR1533aj和bra-miR1533d在叶柄和叶片中表达相近。除bra-miR1530a之外其它miRNA的表达量都随着时间而呈现下降趋势。‘苏州青’和‘乌塌菜’的miRNA在铜胁迫下存在表达差异。bra-miR1533d、bra-miR1533m、bra-miR1533t和bra-miR172f这4个miRNA在‘苏州青’中无显著变化,而在‘乌塌菜’中这几个miRNA则显著下降。其它miRNA虽然在两种不结球白菜中都是显著下调的,但是两者的幅度不一样,在‘乌塌莱’中下降幅度更大。在铜处理处理下,除contig4123外,‘乌塌菜’其它的靶基因的表达都显著高于‘苏州青’。这10个(?)miRNA启动子区域都有不止1个响应胁迫的顺式作用元件,表明这些miRNA参与调节响应各种生物和非生物胁迫。这些miRNA最多的顺式作用元件是MBS,ARE和ABRE.
【作者】周晶晶；
【导师】李英；
【作者基本信息】南京农业大学，蔬菜学，2013，硕士
【关键词】不结球白菜；抗坏血酸；铜胁迫；矿质元素；miRNA；靶基因；顺式作用元件；

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