论文部分内容阅读
茶树作为一种丘陵山区重要的经济作物,常种植于土壤偏酸的地区。在酸性土壤条件下,重金属胁迫常有发生。铜(Cu)和镉(Cd)胁迫是茶树经常面临的两种重金属胁迫类型。Cu和Cd胁迫影响茶树的生长发育和内含成分,造成茶叶产量和品质的下降。因此,挖掘抗重金属相关的途径和基因显得至关重要。Cu和Cd胁迫下活性氧的激增对茶树生理生化造成极大影响。抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的合成与再生是植物清除活性氧和调节重金属胁迫导致的氧化稳态失衡的重要途径。本实验通过研究了‘白叶1号’茶树在Cu和Cd胁迫下AsA和GSH的合成与再生以及相关基因的表达情况。以期为茶树缓解Cu和Cd胁迫响应机理奠定相应理论基础。本文利用克隆技术以‘白叶1号’cDNA为模板得到1个CsGGP3序列,并分析了 CsGGP3基因的序列特征以及氨基酸特征。CsGGP3长度为1353bp,共450个氨基酸并且与Genbank中登录的CsGGP1基因序列(KC505203.1)和舒茶早CsGGP2基因序列(XP028110023.1)相似度分别为93.58%和98.22%。不同茶树品种中CsGGP基因具有很高的保守性,CsGGP3基因与CsGGP2基因只有7个氨基酸位点的差异。这可能是不同茶树品种在长期进化过程中自然选择的结果。以‘白叶1号’为水培材料,通过对30mM Cu和Cd胁迫过程中CsGGP3的表达水平检测发现,Cu和Cd胁迫下CsGGP3的表达量变化在显示出一致性,其显著性的抑制了‘白叶1号’茶树CsGGP3的表达水平。通过喷施30mMCu和Cd对‘白叶1号’进行胁迫处理,实验探究了茶树表型改变以及活性氧水平、AsA和GSH含量。Cu和Cd胁迫下短时间内影响了其表型状态,在处理7天后茶树叶片极易脱落和干枯,坏死等。Cd胁迫对茶树的表型变化影响更早,在处理3天就出现了斑点以及叶色褪绿等现象而Cu在第5天才出现。同时Cu和Cd胁迫极大的改变了茶树地内的氧化还原稳态,活性氧含量急剧增加,导致细胞膜脂质过氧化水平升高以及抗氧化物质变化。还原性抗坏血酸在第1天显著性升高但是随着胁迫时间的延长其含量快速下降。而谷胱甘肽含量的变化与其相反,并在第2天极其显著性的增加。此外,实验对ASA和GSH合成与再生相关基因表达水平和酶活性进行检测。在Cu胁迫下,茶树Vc合成途径中的酶基因GMP,GME和GaILDH基因的表达量呈现先上升后下降的趋势。GMP和GaLDH基因在镉胁迫下都呈现出了上升趋势。在Cu和Cd胁迫下,GGP和GPP基因则是呈现出持续性下降趋势。而谷胱甘肽合成途径中Cs γ-ECS和CsGSHS在Cu和Cd胁迫下表达量显著性的高于对照组。茶树AsA-GSH循环途径中APX基因和MDHAR基因Cu胁迫下被诱导表达,分别升高了 1.9倍和2.2倍。Cd胁迫下APX基因在第3天达到峰值,峰值数值为对照组的1.9倍;而MDAHR基因显著性增加,最高峰值是第7天,峰值数值是对照组的4倍。而AsA-GSH循环中DHAR和GR基因在Cu和Cd胁迫被显著性抑制。茶树Cu和Cd胁迫后测定抗氧化相关的酶活性发现,Cu胁迫1天后,茶树中CAT和POD酶活性,分别升高了 39.3%和10.8%。Cd胁迫在第1天POD上升了 6.3%。在AsA-GSH循环中APX酶和MDHAR酶在铜镉胁迫前期对茶树缓解胁迫效应具有重要作用。APX活性在第1天分别上升了 81.2%和110.2%。而MDHAR的活性在第1天分别上升了 79%和29%。而随着胁迫的延长AsA-GSH循环中GSH再生相关DHAR酶和GR酶被显著性抑制,导致GSH的再生途径被破坏。