《烟草NtGSH2和NtPCS1基因的分子特征及其对Cd和Zn的响应.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烟草NtGSH2和NtPCS1基因的分子特征及其对Cd和Zn的响应.docx（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、烟草NtGSH2和NtPCS1基因的分子特征及其对Cd和Zn的响应西南科技大学硕士研究生学位论文第III页目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 重金属污染 (1)1.1.2 植物的解毒机制 (1)1.1.3 植物修复技术 (2)1.2 谷胱甘肽（Glutathione, GSH） (2)1.2.1 谷胱甘肽的作用 (2)1.2.2 谷胱甘肽的生物合成 (2)1.2.3 谷胱甘肽合酶(Glutathione synthase, GS) (3)1.2.4 谷胱甘肽合酶的表达特征 (4)1.3 植物络合素（Phytochelatins, PCs） (4)1.3.1 植物络合素的结构
2、 (4)1.3.2 植物络合素的作用 (4)1.3.3 植物络合素合酶(Phytochelatin synthase, PCS) (5)1.3.4 植物络合素合酶的活性调控 (5)1.3.5 植物络合素合酶的表达调控 (6)1.3.6 植物络合素合酶的转基因研究 (6)1.4 研究目的与意义 (7)1.5 研究内容与技术路线 (7)1.5.1 研究内容 (7)1.5.2 技术路线 (8)2 烟草NtGSH2基因的分子生物学特征 (9)2.1 材料与方法 (9)2.1.1 植物材料 (9)2.1.2 合成的寡核苷酸片段 (9)2.1.3 生物信息学分析 (9)2.1.4 烟草的培养 (9)2.1
3、.5 烟草的胁迫处理 (9)2.1.6 实时荧光定量PCR分析 (10)2.2 结果与分析 (10)西南科技大学硕士研究生学位论文第IV页2.2.1 NtGSH2的理化性质及结构预测 (10)2.2.2 NtGSH2的序列比对及进化分析 (10)2.2.3 NtGSH2的组织表达模式分析 (12)2.2.4 NtGSH2的重金属诱导表达分析 (13)2.3 讨论与小结 (14)3 烟草NtPCS1基因的分子生物学特征 (16)3.1 材料与方法 (16)3.1.1 植物材料 (16)3.1.2 合成的寡核苷酸片段 (16)3.1.3 植物表达载体 (16)3.1.4 菌株 (17)3.1.5
4、培养基 (17)3.1.6 生物信息学分析 (18)3.1.7 通用的载体构建流程 (18)3.1.8 pBI121-NtPCS1pro:GUS载体构建 (21)3.1.9 烟草的遗传转化（叶盘转化法） (21)3.1.10 烟草阳性苗的鉴定 (21)3.1.11 烟草的胁迫处理 (23)3.1.12 GUS染色及活性测定 (23)3.1.13 Cys、GSH和PCs含量测定 (24)3.2 结果与分析 (24)3.2.1 NtPCS1的生物信息学分析 (24)3.2.2 NtPCS1的组织表达模式分析 (26)3.2.3 NtPCS1的重金属诱导表达分析 (28)3.2.4 重金属胁迫烟草体
5、内PCs含量分析 (32)3.3 讨论与小结 (34)3.3.1 PCS基因的组织表达模式 (34)3.3.2 PCS基因的诱导表达 (34)3.3.3 重金属诱导对PCs含量的影响 (35)4 烟草NtPCS1基因的生物学功能 (36)4.1 材料与方法 (36)4.1.1 植物材料 (36)西南科技大学硕士研究生学位论文第V页4.1.2 合成的寡核苷酸片段 (36)4.1.3 原核表达表达载体 (36)4.1.4 菌株 (37)4.1.5 表达载体构建 (38)4.1.6 拟南芥的遗传转化（蘸花法） (38)4.1.7 阳性苗的鉴定 (39)4.1.8 烟草的胁迫处理 (39)4.1.9
6、Cys、GSH和PCs含量测定 (40)4.1.10 Cd2+和Zn2+含量测定 (40)4.1.11 NtPCS1蛋白酶活测定 (40)4.2 结果与分析 (40)4.2.1 NtPCS1蛋白在大肠杆菌中的表达 (40)4.2.2 NtPCS1基因在拟南芥Atpcs1突变体中的异源表达分析 (43)4.2.3 NtPCS1基因的过量表达烟草根长生长分析 (46)4.2.4 NtPCS1基因的过量表达烟草的PCs含量分析 (48)4.2.5 NtPCS1基因的过量表达植株的Cd2+和Zn2+含量分析 (53)4.3 讨论与小结 (54)4.3.1 PCS蛋白的植物络合素合酶活性 (54)4.3
7、.2 PCS基因的过量表达或异源表达对重金属的响应 (55)4.3.3 外源GSH在植物对重金属响应方面的影响 (56)结论 (58)致谢 (59)参考文献 (60)攻读学位期间发表的与学位论文相关学术论文及研究工作 (68)附录 (69)缩略词表 (69)西南科技大学硕士研究生学位论文第1页1 绪论1.1 研究背景1.1.1 重金属污染重金属被定义为密度大于5 g.cm-3的金属元素，包括镉（Cd），汞（Hg），铅（Pb），铜（Cu）和（Zn）等元素。这些元素也是引起全球范围内环境污染和人类健康问题的主要污染物。重金属污染物通过各种方式被排放到环境中，包括采矿，金属制品业，城市交通，发电站及
8、农业化肥的使用等1。近年来，重金属污染越来越严重，而重金属元素通过抑制植物的光合与蒸腾作用，破坏植物细胞生长等进而影响植物的生长代谢2, 3。同时，重金属通过食物链进入到动物体和人体内，严重影响人类身体健康。1.1.2 植物的解毒机制在重金属污染胁迫下，生物体会启动多种不同的防御机制来降低重金属离子对细胞的毒害。其中，植物体主要通过络合作用和区室化作用来抵抗重金属的毒害4。首先，植物体会产生许多巯基多肽来络合重金属离子，如谷胱甘肽（Glutathione，GSH）、植物络合素（Phytochelatins, PCs）和金属硫蛋白（Metallothioneins, MTs）等，以此降低重金属离子在细胞内的自由离子浓度，从而减轻其对植物体的毒害作用5-7。其次，植物体会进一步对重金属离子络合物进行区域化隔离，如封存于液泡中，以此来避免一些生物大分子的结构受到重金属的毒害（图1.1）。图1.1 植物与真菌中GSH和PCs介导的Cd抗性机制模型Figure 1.1 Mechanism of GSH and PCs mediated Cd resistance in plants and fungi
