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小麦与叶锈菌互作过程中H<,2>O<,2>的变化及其与CA<'2+>的关系

标题: 小麦与叶锈菌互作过程中H<,2>O<,2>的变化及其与CA<'2+>的关系
作者: 祁艳
出版时间: 2007-01-01
所在大学: 河北农业大学
关键词: 小麦,叶锈菌,过敏性反应
论文级别: 硕士
学位: 学位论文
导师: 王冬梅
专业: 生物化学与分子生物学
提交时间: 2007
摘要: 本试验以小麦(Triticum aestivum L.)品种洛夫林10为材料,与叶锈菌(Puccinia recondita f.sp.tritici)生理小种165和260分别组成亲和组合和不亲和组合,以荧光探针DCFHDA标记H202的变化并借助荧光显微镜,原位地直观显现了叶锈菌侵染过程中小麦叶片中H<,2>O<,2>的动态变化。结果如下:未接种的小麦叶片中荧光微弱,且伴随观察时间的延长变化不明显。亲和组合在接种后4h,叶片中开始出现零星荧光团;到接种后12h荧光量达到最大,约为对照的8倍,随后逐渐消减;到接种后48h,荧光量消减到未接种时的水平。不亲和组合在接种后4h,叶片中能够观察到较多荧光团;在接种后12h,荧光量出现第一个峰值,是对照的10倍之多;接种后16h,荧光量消减到未接种时的水平,随后迅速升高;到接种后20h,荧光量又出现了第二个峰值,约比第一个峰提高一倍,而后逐渐降低。这些结果表明,小麦与叶锈菌互作过程中不仅有H202的产生,而且显示出亲和组合与不亲和组合之间H<,2>O<,2>爆发的不同特点:亲和组合中H<,2>O<,2>爆发表现为单峰曲线,不亲和组合中表现为双峰曲线,第二个峰比第一个高一倍,且不亲和组合中H<,2>O<,2>爆发的强度远远大于亲和组合。 另外,我们利用药物学试验,采用活体注射法给小麦叶片分别预注射抗氧化药物AsA、DTT;NADPH氧化酶抑制剂DPI、Imidazole;Ca<''2+>螯合剂EGTA、Ca<''2+>通道阻断剂LaCl<,3>后接种叶锈菌小种260,以及只注射Ca<''2+>载体A23187而不接种叶锈菌,以叶片注水后接种作为对照,观察上述药物对不亲和组合中寄主叶片H<,2>O<,2>产生和HR的影响。主要试验结果如下: 1.预注射抗氧化药物AsA、DTT后,寄主叶片H<,2>O<,2>爆发强度降低,表现在两个H<,2>O<,2>峰都受到抑制,其中第二个峰受到的抑制更明显,约比对照降低了50%;寄主细胞发生HR的面积减小,接种48h后减小幅度增大,与对照相比降低了20%之多。此结果表明,小麦与叶锈菌互作过程中产生的H<,2>O<,2>可能与HR的表达有关。 2.预注射NADPH氧化酶抑制剂DPI和咪唑后,寄主叶片中H<,2>O<,2>产生量极大地降低,第一个峰和第二个峰分别比对照降低了约60%和80%;寄主细胞发生HR的面积明显减小。此结果表明,质膜NADPH氧化酶在小麦抵抗叶锈菌侵染产生H<,2>O<,2>的过程中发挥重要作用。 3.预注射Ca<''2+>螯合剂EGTA、Ca<''2+>通道阻断剂LaCl<,3>后再接种叶锈菌,叶片中H<,2>O<,2>的产生和HR面积均受到不同程度的抑制,其结果类似于注射抗氧化药物的结果。和对照相比,寄主叶片中H<,2>O<,2>的产生量降低,第二个H<,2>O<,2>峰受到的影响更为显著,EGTA处理约比对照降低了64%;寄主细胞发生HR的面积明显减小,在接种后48h,EGTA处理约比对照减小了40%,并且发现螯合剂EGTA的效果较阻断剂LaCl<,3>明显。只注射Ca<''2+>载体A23187而不接种叶锈菌,24h后寄主细胞也发生HR,但比接种处理中HR面积小很多,注射48h后HR面积约为接种处理的50%;注射Ca<''2+>载体A23187后叶片H<,2>O<,2>爆发的时间进程与接种处理类似,但强度要弱的多,第二个峰约为接种对照的25%。此结果表明,胞内Ca<''2+>在小麦抵抗叶锈菌侵染的信号传导途径中对H<,2>O<,2>的产生有一定调节作用。综上所述,小麦受叶锈菌侵染引起H<,2>O<,2>爆发,爆发时间和强度在亲和组合与不亲和组合间存在明显差异,表明H<,2>O<,2>与小麦抗叶锈性表达有关:药物学实验进一步表明,NADPH氧化酶参与了小麦一叶锈菌互作过程中H<,2>O<,2>的产生,胞外Ca<''2+>内流对此过程中H<,2>O<,2>的产生有一定调控作用。