利用擬南芥ABA-ROS信號系統研究離子束輻照刺激效應

利用擬南芥ABA-ROS信號系統研究離子束輻照刺激效應

《利用擬南芥ABA-ROS信號系統研究離子束輻照刺激效應》是依託鄭州大學,由焦湞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:利用擬南芥ABA-ROS信號系統研究離子束輻照刺激效應
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:焦湞
  • 依託單位:鄭州大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

離子束作為一種誘變源,已在農作物和微生物的誘變育種中發揮重要作用。低劑量離子束輻照植物可以產生刺激效應。脫落酸(ABA)和活性氧(ROS)是植物適應逆境重要的信號分子。前期研究發現,離子束輻照可誘發植物內源ABA合成及信號轉導基因表達上調、ROS水平增高。為進一步闡明ABA-ROS信號系統回響離子束輻照脅迫的機制,本項目擬以模式植物擬南芥為實驗材料,開展以下研究:①不同劑量率、注量的離子束輻照擬南芥的刺激效應;②離子束刺激效應與ABA、ROS變化的相關關係;③利用ABA合成突變體和ROS合成酶抑制劑研究ABA/ROS在離子束刺激效應中的相關關係;④離子束刺激效應與ABA信號系統關鍵酶(蛋白)基因轉錄水平差異表達的相關關係,從而鑑定出ABA信號通路回響離子束輻照脅迫的關鍵基因。本項目將為其他複雜農作物離子束刺激效應的研究提供理論支撐,並為完善離子束誘變機制、促進該技術的推廣套用提供科學依據。

結題摘要

低劑量的電離輻射具有刺激效應,表現為促進幼年動植物生長,免疫系統的刺激效應,刺激修復等。因此,為提高植物對抗非生物脅迫的能力,研究低劑量電離輻射刺激效應的產生機制對提高植物抗逆具有重要意義。 本項目使用2種電離輻射技術碳離子束及60Co-γ 射線對2種材料模式植物擬南芥及經濟作物青稞開展了下列研究工作。 1.低劑量碳離子輻照擬南芥的生長刺激效應機理研究 低劑量碳離子輻照(50Gy)顯著促進擬南芥種子萌發、幼苗主根生長及鮮重增加。輻照後的幼苗中過氧化氫(H2O2)含量,產生超氧陰離子(O2•–)速率,羥基自由基(OH•)產生活性和丙二醛(MDA)含量比對照顯著升高。輻照刺激過氧化物酶(POD),超氧化物歧化酶(SOD),過氧化氫酶(CAT),抗壞血酸(AsA)和還原型谷胱甘肽(GSH)的活性升高。輻照顯著上調了抗氧化相關基因的表達。 2.低劑量60Co-γ輻照擬南芥的生長刺激效應及增強抗逆性機理研究 低劑量γ輻照(<100 Gy)顯著促進擬南芥種子萌發,幼苗主根生長及鮮重的增加。50 Gy輻照的刺激效應最為顯著,幼苗中H2O2含量、ABA含量顯著升高;NADPH氧化酶編碼基因RBOHs表達上調;DMSO處理顯著抑制該促進作用。但輻照ABA合成突變體aba2-1種子,其萌發指數、幼苗根長和鮮重與對照無顯著差異;輻照沒有增加aba2-1幼苗中H2O2含量,DMSO處理也未明顯影響野生型和突變體幼苗中的ABA含量。低劑量輻照顯著上調了ABA合成途徑的一些基因,分解代謝相關基因表達沒有明顯變化。 在鹽和重金屬鎘或鉛脅迫下,低劑量輻照通過增強抗氧化酶活性,降低植物細胞氧化脅迫,積累脯氨酸含量以及調控逆境脅迫信號途徑中相關基因的表達減緩環境脅迫對擬南芥幼苗的傷害,提高抗逆性。 3.低劑量60Co-γ 輻照青稞增強其對重金屬脅迫的抗性研究 低劑量輻照(50 Gy)通過提高抗氧化酶活性(SOD,CAT和POD),減輕重金屬誘導的氧化脅迫,降低H2O2和MDA含量,促進脯氨酸積累,保護葉綠體超微結構不受重金屬的破壞,上調重金屬解毒和ABA生物合成相關基因的表達,同時下調ABA降解有關基因的表達,促使植物克服生長過程遇到的環境脅迫。 本項目研究結果完善了低劑量電離輻射刺激效應機理,為植物抗逆生長提供了潛在的可行方法。

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