重金属胁迫下红树植物金属硫蛋白基因的克隆与表达
文献类型：学位论文
| 作者 | 王芳洲 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 王友绍 |
| 关键词 | 红树植物，秋茄，白骨壤，重金属胁迫，金属硫蛋白基因 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 其他题名 | Cloning and Expression of Metallothionein Gene of Mangrove Plants under Heavy Metal Stress |
| 英文摘要 | 红树植物生长在热带亚热带地区的海岸潮间带和河口地区，受到海水周期性浸淹的木本植物。红树林生态系统作为海洋三大生态系统之一，具有极大的生态价值。红树林提供了丰富的食物和良好的栖息环境，在维护改善河口和海湾地区生态环境，防止风浪侵蚀，保护堤岸，净化地表径流，防治近海污染，维护近海渔业稳定，保护生物多样性等方面具有不可替代的重要作用。重金属污染是影响红树植物生长发育的重要环境因素。红树植物对重金属胁迫响应的研究，可以筛选出对重金属耐受性强的种类，为热带、亚热带沿海地区以及岛屿的红树林生态系统的维护、修复和发展提供科学理论基础。研究还可进一步揭示红树植物抗重金属胁迫的反应机制，有利于选育优良品种进行人工林的繁育。此外，筛选出的功能基因丰富了相关基因文库的内容，并为红树林保护和发展提供科学依据。本文的研究内容与结果如下：（1）在实验浓度的Cu、Pb、Cd胁迫下，比较了不同程度重金胁迫对红树植物-秋茄幼苗的影响，发现秋茄幼苗对三种重金属的耐受力为：Cu>Pb> Cd。（2）抗氧化系统在重金属耐受和解毒方面发挥重要作用。为了探明红树植物秋茄的抗重金属胁迫的机制，测定了秋茄幼苗叶片中可溶性蛋白含量、总SOD活性、Cu-Zn-SOD活性、CAT活性和POD活性生理与生物指标，发现在重金属胁迫早期，为了保护植物免受氧化胁迫，各种抗氧化酶活性有不同程度的提高，其中CAT的响应最强烈。随着重金属胁迫强度的增加各指标在降低，这说明秋茄防御体系逐渐被破坏。（3）Pearson 相关性分析和PCA分析表明，SOD、CAT和POD活性密切相关，可以推断三种酶的协同作用形成一条较为完整的抗氧化体系，可以抵抗重金属胁迫秋茄对氧化系统的损伤。（4）通过同源克隆和cDNA末端快速扩增技术从白骨壤幼苗中克隆得到了I型和III型金属硫蛋白基因的cDNA全长。AmMT I基因全长分别为522bp，其中含237bp的开放阅读框，编码78个氨基酸。AmMT III基因全长分别为471bp，其中含198bp的开放阅读框，编码65个氨基酸。AmMT I是定位于细胞核的亲水蛋白，AmMT III是定位于线粒体的亲水性蛋白；这两种蛋白模拟的三维结构模型都大致呈哑铃状。（5）利用实时荧光定量PCR技术，分析了金属硫蛋白基因表达模式与红树植物抗重金属胁迫的关系，结果表明，在一定浓度梯度的Cu、Pb、Cd胁迫30天后，白骨壤叶片中AmMT I和AmMT III的表达量都呈现不同程度的先增后降的变化趋势。可以推测两种金属硫蛋白都在一定程度上参与了白骨壤抵抗重金属胁迫的生理生化反应过程。（6）利用载体将AmMT I和AmMT III克隆分别转化到大肠杆菌BL21中，诱导重组子蛋白的表达。在含有不同浓度重金属的培养基中，根据菌落的生长情况进行重组子与受体菌（阴性对照）的抗性分析。结果表明在Cu、Pb、Cd三种重金属胁迫下，两种蛋白的表达整体均呈现下降趋势，且对三种重金属胁迫的耐受性为Pb>Cu>Cd。其中AmMT III对Pb、Cd胁迫比AmMT I更敏感；根据蛋白电泳结果推测，两种蛋白在大肠杆菌中均以单体形式存在。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18089]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王芳洲. 重金属胁迫下红树植物金属硫蛋白基因的克隆与表达[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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