氢气对菲处理下甘薯叶片相关基因表达量的影响
毕业论文关键词：菲；氢气；基因表达； 荧光定量 PCR 技术；甘薯叶片
Effects of Hydrogen-rich water on the gene expression in Sweet potato leaves under phenanthrene stress
Abstract Phenanthrene belongs to polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) and has three benzene rings. It has been reported that phenanthrene is toxic to most plants. Hydrogen plays an important role in animals and plants stresses adaptation. However, whether hydrogen can decrease plant phenanthrene toxicity is still unclear. Previous data show that hydrogen-rich water can enhance sweet potato leaf phenanthrene resistance. In this study, leaves of Xushu 22 were used as material and the effects of hydrogen-rich water on the gene expression in sweet potato leaves under phenanthrene stress were investigated by using of real time PCR technique. Our data showed that hydrogen-rich water significantly influenced gene expression levels in sweet potato leaves under phenanthrene stress condition. These gene including phenylalanine ammonia-lyase, zeaxanthin epoxidase, cysteine protease inhibitor family protein, E3 ubiquitin-protein ligase RMA1H1-like, xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase, 12-oxophytodienoate reductase OPR3, cyclic nucleotide-gated ion channel 4, ethylene-responsive transcription factor ABR1-like, anionic peroxidase swpa4, superoxide dismutase 1, polyamine oxidase 4 and so on. Our results proved that hydrogen-altered expression levels of these genes is correlated to the phenanthrene tolerance in sweet potato leaves.
Key words: Phenanthrene, Hydrogen-rich water; gene expression, real time PCR; Sweet potato; leaves
目录
1.绪论 .. 5
2．实验步骤 . 6
2.1．实验材料 .. 6
2.2．植物培养与处理 .. 6
2.3．样品保存 .. 6
2.4提取RNA ... 6
2.5．引物设计 .. 7
2.6．RNA检测 9
2.7．RNA反转录 9
2.8．QPCR 反应体系和程序 10
3.结果与分析 .. 10
4.讨论 18
5.致谢 22
6.参考文献 ... 23
1.绪论 菲（Phenanthrene, PHE）是一种含三个苯环的稠环芳烃，是多环芳烃中最具代表性的物质之一，分子式 C14H10，它存在于煤焦油中，菲三个环的中心不在一条直线上，它与蒽是同分异构体，，能升华，不溶于水，能溶于乙醚、冰醋酸、苯、四氯化碳和二硫化碳等 [1]。并且菲对 FDA 酶起到抑制作用，多酚氧化酶、过氧化物酶和脱氢酶在低浓度菲处理时活性较高，但高浓度的菲则抑制其活性导致植物无法正常生长，因此菲对植物具有一定的毒性，它会影响植物中的一些相关基因的表达，进一步影响植物的光合作用[2]。 近年来由于各种大型工业的开发导致污水废气排放物呈直线上升，而污水废气处理并不完善，导致了严重的水污染和大气污染。其中，污染物中就包含了菲。目前在空气，水体，土壤和动植物体内都检测出含有菲，主要原因是菲被广泛应用于合成树脂、农药、染料、医药、防霉剂等工业[3]。 因此, 菲污染已经成为了日益严重且能够危害人类健康及农业生产安全的无机胁迫之一。菲对植物生理代谢具有重要的抑制作用。如菲处理能够降低植物组织中营养元素含量，导致营养失衡；菲处理能够导致植物细胞质酸化，对细胞内正常的代谢活动造成严重影响；还有文献报道菲处理会影响植物细胞膜离子运输过程。此外，有研究表明一些激素和小分子化合物能够有效抑制菲对植物的毒害，如油菜素内酯，过氧化氢和一氧化氮。 氢气具有抗氧化、抗炎症和抗过敏等作用[4]。经过研究还发现氢气主要是以一种新型的信号分子参与植物胁迫中[5]。氢气对植物抵抗胁迫具有极其重大的作用，例如氢气能够促进植物抵抗干旱、盐胁迫、重金属、低温等逆境环境。与激素和其他小分子物质相比，富含氢气的培养液制作比较简单并且获得成本较低，更加适合于研发大田使用的水肥，用于缓解植物逆境胁迫症状，促进植物在逆境胁迫下的生产量[6]。但目前仍不清楚氢气是否能够有效缓解植物菲毒害症状，相关机理和分子机制也不清楚。有待进一步深入研究。 源!自`优尔'文"论/文`网[www.youerw.com甘薯(Ipomoea batatas (L.)Lam.是世界第七大农作物，也是我国第5大农作物，属于旋花科植物具有重要的经济价值。本课题拟利用氢气处理，从基因表达角度验证氢气是否能够改变甘薯重要菲胁迫响应基因在菲处理下的表达模式，从而为氢气缓解植物菲毒性提供必要的理论支持，也为开发能够缓解植物菲毒性的水肥提供重要的理论基础。