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本文在邓馨的研究基础上以复苏植物牛耳草Boea hygrometrica(Bunge)R.Br成熟植株的离体叶片为实验材料,以光合作用、蔗糖、抗氧化剂系统和离子渗漏等在脱水复水过程中的变化为切入点,从生理生化水平上探讨其耐脱水复苏的机制;同时应用mRNA差异显示技术,从分子水平上探讨其耐脱水复苏的机制。 邓馨等(2000)的研究结果发现牛耳草离体叶片在脱水过程中类胡萝卜素的含量显著增加,推测可能存在叶黄素循环的保护作用。为此本研究对牛耳草叶片光系统Ⅱ的光化学活性参数和叶黄素循环色素在脱水复苏过程中的变化进行了分析,结果表明,在极微弱的光强(3μmol.m-2.s-1下,脱水8天的牛耳草叶片诱导了叶黄素循环,叶黄素循环可能介导了牛耳草叶片脱水过程中的光保护作用。 前人在研究复苏植物的耐脱水复苏机理时常常以非复苏植物或不同的复苏植物种为对照,得出的结果往往是复苏植物和非复苏植物在脱水复水过程中所共有的机制,不能很好的揭示复苏植物能够复苏的真正机理。本文利用不同浓度的磷酸盐溶液处理牛耳草叶片,结果发现,不论是在干燥前还是在复苏时处理,也不论是处理牛耳草整叶、半叶还是叶圆片,0.1mol/L以上的磷酸盐溶液都对牛耳草叶片具有损伤作用,极大的影响了其光系统Ⅱ的光化学活性,使得牛耳草叶片在脱水后不能很好的复苏。这就为进一步研究复苏植物复苏的分子机理奠定了一定的基础,这也是本文的创新之处。 牛耳草叶片在脱水复苏过程中,抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和蔗糖含量发生明显变化,脱水时很快增加,复苏时又迅速恢复到原来水平,它们可能对脱水的牛耳草叶片具有保护作用,但对复苏的牛耳草叶片可能不重要。此外,在脱水复苏过程中质膜结构的完整性和稳定性能得到很好的保持,这可能也是其耐脱水复苏的重要机制之一。 利用mRNA差异显示技术分离到牛耳草叶片脱水过程中5个脱水敏感的cDNA、52个脱水特异诱导表达的cDNA、21个脱水上调的cDNA、14个脱水下调的cDNA、16个磷酸盐处理诱导表达的cDNA。对其中5个脱水特异诱导表达 牛耳草光合作厂J的脱水保护和复苏机理 的 CDNA(包括可能与复苏能力有关的 CDNA)和 3个磷酸盐处理诱导表达的 cDNA进行克险测序、同源性探测和 Northern杂交检测表明,牛耳草脱水过程 中诱导表达的基因可能涉及到脱水胁迫的信号转导“蛋白、蛋白激酶等)、调 节基因的级联作用(VP3,MAD3样基因等)、结构基因产物调节细胞结构(包括 细胞质膜)在脱水胁迫中的稳定性等。