《醇诱导下番茄果实的防御反应》-公开DOC·毕业论文

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1、西南科技大学本科生毕业论文 Southwest university of science and technology本科毕业设计（论文）醇诱导下番茄果实的防御反应 学院名称生命科学与工程学院专业名称生物技术学生姓名 学号20093571指导教师 二一三年六月醇诱导下番茄果实的防御反应摘要：本文以香叶醇和叶醇诱导的番茄果实为材料，通过测定果实多酚氧化酶活性和防御相关基因的表达，研究了醇诱导下番茄果实的防御反应。结果表明，香叶醇和叶醇诱导能够引起植物的防御性反应。与香叶醇相比，叶醇处理对果实的伤害作用更为明显，引发了更多的多酚氧化酶活性的提高。随着香叶醇或叶醇处理的时间延长，经过醇诱导果实中的

2、CDI、PS及inhII基因的表达量越高; 而LOX基因属于早期基因，随着香叶醇或叶醇处理的时间延长， LOX基因的表达量越低。关键词：多酚氧化酶；防御反应；信号途径；醇诱导Defense-related response induced by alcohol application in tomato fruitAbstract: In this paper, polyphenol oxidase (PPO) activity and the expression of defense-related genes including CDI, PS, LOX and inhII were d

3、etected in tomato fruits that were treated with exogenous geraniol and 3- hexenol. The results showed that geraniol and 3- hexenol could trigger the defensive response in tomato fruits. Compared with geraniol, 3- hexenol treatment had obvious wounding effect on fruit, triggering more increased activ

4、ities of polyphenol oxidase. With time extending of geraniol or 3- hexenol treatment, the expression of CDI, PS, and inhII gene induced by alcohol was higher, but since the LOX gene belongs to early expression gene, the expression of LOX induced by the alcohol was lower with geraniol or 3- hexenol t

5、reatment time prolonging.Keywords: Polyphenol oxidase; Defense response; Signal pathway; alcohol application目录醇诱导下番茄果实的防御反应- 2 -摘要- 2 -关键词- 2 -Alcohol induced defense responses in tomato fruit- 3 -Abstract- 3 -Keywords- 3 -第1章绪论- 6 -1.1植物诱导防御反应相关的主要信号转导途径- 6 -1.1.1茉莉酸 (jasmonieaeid，JA)信号途径- 6 -1.1.2

6、水杨酸(salicylic acid，SA)信号途径- 9 -1.1.2.1水杨酸信号途径在抗虫防御中的作用- 9 -1.1.2.2水杨酸信号途径在抗病防御中的作用- 9 -1.1.3乙烯(ethy-ene，ET)信号途径- 10 -1.1.3.1乙烯的合成- 10 -1.1.3.2乙烯信号途径在植物抗病虫防御反应中的作用- 11 -1.1.4过氧化氢 (hydrogenperoxide，HZoZ)信号途径- 12 -1.1.5植物防御反应中几种信号途径的相互作用- 13 -1.2防御相关基因的表达- 14 -1.2.1诱导抗虫基因- 14 -1.2.2防御蛋白基因- 16 -1.2.3防御物

7、质合成基因- 17 -1.2.4信号途径基因- 18 -第2章材料与方法- 20 -2.1实验材料与仪器- 20 -2.1.1植物材料- 20 -2.1.2PCR引物序列- 20 -2.1.3生化及分子生物学试剂- 20 -2.1.4仪器和设备- 20 -2.2实验方法- 21 -2.2.1PPO多酚氧化酶的比活性测定- 21 -2.2.2防御相关基因的诱导表达情况- 22 -2.2.2.1RNA专用试剂和耗材的处理- 22 -2.2.2.2果实RNA的提取- 22 -2.2.2.3荧光定量PCR分析- 23 -第3章结果与分析- 25 -3.1香叶醇和叶醇的诱导对番茄果实多酚氧化酶活性影响-

8、 25 -3.2醇处理对防御相关基因LOX, CDI, PS, inhII表达的影响- 27 -3.2.1荧光定量PCR扩增效率、相关系数和溶解曲线- 27 -3.2.2醇诱导对LOX基因表达的影响- 27 -3.2.3醇诱导对CDI基因表达的影响- 28 -3.2.4醇诱导对PS基因表达的影响- 29 -3.2.5醇诱导对inhII基因表达的影响- 30 -第4章结论- 32 -致谢- 33 -参考文献：- 34 -第1章 绪论植物是通过根系而固定在地面上的有机体,它主要依靠根系从土壤中得到养分和水分,因而其缺乏可能的逃避机制以防止昆虫捕食引起的损伤、各种物理损伤、各种病原菌侵染引发的损伤。

9、在长期的协同进化过程中，植物为了更好的适应环境，逐渐的形成了一套与其相适应的防御植食性昆虫的策略。这些防御措施可以分为组成型和诱导型两种。组成型的防御反应是指植株在受到害虫攻击前就已经存在的物理和化学的防御特征。物理性的防御特征有很多，例如角质层、硬化或木质化的覆盖物、毛状体以及刺和其他的一些特化了的器官;化学防御则主要包括一些次生化合物，如尼古丁。诱导型的防御反应是指植株在受到害虫危害时而表现出来的一种防御性反应，这可以分为直接诱导防御反应和间接诱导防御反应1 。直接诱导防御反应指的是植物通过增加次生代谢产物，如酚类化合物、菇类化合物、蛋白酶抑制剂、等影响植食性昆虫的生长、发育与繁殖。植物在

10、遭受到植食性昆虫危害时，还可以释放出一些特殊的挥发性物质或者分泌些花外蜜露来引诱天敌或为天敌提供食物，从而达到通过天敌作用来保护自己，这就是植物的间接诱导防御反应。1.1植物诱导防御反应相关的主要信号转导途径植物的防御反应是由一系列的信号分子和转录调节子所调节的一个复杂的网络。至今，已经有了很多的研究表明植物体内的水杨酸、茉莉酸、过氧化氢以及乙烯等信号分子在植物的虫害诱导防御反应中起到了重要的作用。这四个重要的信号分子既可以去调节特异的防御反应同时也可以调节普遍的防御反应。不同信号分子之间的相互作用也使得防御相关基因的有序表达。1.1.1茉莉酸 (jasmonieaeid，JA)信号途径JA

11、是伤害反应的信号分子。其挥发性衍生物茉莉酸甲酯是蛋白酶抑制子的一种诱导物(Farmer和 Ryan 1990)。茉莉酸在植物防御中的作用主要是通过分析拟南芥防御信号传导途径突变体来加以验证的，这些突变体不能正常合成或感知 JA，与野生型植株相比，更易感染病原菌2。在虫害的条件下，植物体内JA及其衍生物的含量显著的增加，这些物质激活了植物体内相应的防御基因(表1.1)，使植物体产生了各种类型的化学防御物质。应用外源JA和MeJA能够诱导植物产生对害虫有毒、抗营养和抗消化作用的化合物，对害虫生理活动产生不利的影响;也能够产生对害虫有驱避和妨碍其行为的化合物，从而干扰昆虫的行为。如应用外源JA和Me

12、JA处理烟草。可诱导烟草从头合成烟碱，使得整株烟草的烟碱含量提高2一10倍，从而产生抗虫性。外源JA和MeJA也可以诱导植物产生多酚氧化酶、Pl等，从而会抑制昆虫的生长发育。外源JA和MeJA诱导植物产生的挥发性有机化合物可以引诱寄生性天敌或驱避植食性昆虫。如Kessler和Baldwin应用外源MeJA处理烟草后，会释放出大量的有机化合物，这些化合物对番茄天蛾成虫产卵有极大的驱避作用。 Thaler(1999)在田间应用JA处理番茄，诱导其产生的挥发性有机化合物能够吸引主要害虫甜菜夜蛾的主要的寄生蜂甜菜夜蛾镶颗姬蜂。另外，JA在植物的抗病反应中也发挥了重要的作用。如在植物的过敏性反应中，JA

13、合成途径中的一些基因如脂氧合酶等表达的水平明显上调。JA可以诱导植物抗病基因的表达或者激活植物的防御基因，例如一些蛋白酶抑制剂、编码防卫素等，从而使植物产生了抗病性。1.1.2水杨酸(salicylic acid，SA)信号途径1.1.2.1 水杨酸信号途径在抗虫防御中的作用SA是一种植物体内普遍存在的与防御反应相关的信号分子。现有的研究结果表明，SA在诱导的植物直接抗虫反应中发挥了重要的作用。例如SA处理能够提高柳树的抗性3，降低了虫的成活率。SA在虫害诱导间接防御中也发挥了一定的作用。王霞(2007)的研究表明，褐飞虱为害能够迅速导致水稻体内SA含量的上升；同时，外用SA能够诱导水稻释放出

14、引诱稻虱缨小蜂的挥发物。说明褐飞虱为害激活的SA信号转导途径在水稻挥发物的合成过程中起到重要的作用。1.1.2.2 水杨酸信号途径在抗病防御中的作用SA信号转导途径在植物抗病中的作用已经有了很多的研究。病原物侵入植物后，被侵染部位的局部组织、细胞迅速死亡，产生了枯斑，并连同病原生物同归于尽，从而阻止病原生物的侵染进一步的扩大。这种保护性坏死被称为过敏性反应 (hypersensitiveresponse，HR) 4。如马铃署晚疫病菌的菌丝与植物细胞质膜接触10到60分钟后，寄主细胞就会坏死。HR发生后，还会诱导整株植物对同一种病原或其他病原产生抗性，即形成了系统获得性抗性 (systemica

15、cquiredresistance，SAR)。SA是植物产生HR和SAR所必需的。目前把SA作为诱发SAR的信号分子主要依据可以概括为:外源SA可诱导多种植物表达病原相关蛋白，合成植保素，诱导产生活性氧，并产生对真菌、细菌、病毒等多种病原菌的抗性；在SAR基因表达及SAR产生之前，内源SA先积累，并且SA积累的水平与抗性的强弱呈现正相关；SA适于在植物韧皮部中进行长距离的输送；水杨酸轻化酶基因的转基因烟草和拟南芥试验的结果表明，SA是植物产生的SAR所必需的，许多诱抗因子诱导植物产生SAR需要通过积累SA的途径。水杨酸在植物体内的信号调节作用到目前为止至少有两种机制，一种需要NPR1(nonexpressor of Pathogenesis- related genes l)基因的参与，第二种不需要NPR1基因的参与。1.1.1 乙烯(ethy-ene，ET)信号途径