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[硕士论文] 岳梦哲
会计硕士 河北经贸大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 马特
汉语国际教育 哈尔滨师范大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 罗亮宇
生态学 中南林业科技大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 邱荣勇
森林培育技术 福建农林大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 杨灿鑫
植物学 中南林业科技大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 张帅
农业信息化 福建农林大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 龚玉
广播电视 上海师范大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 符紫烜
艺术设计 湖南工业大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 郭艳
内科学(呼吸内科) 遵义医科大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 吴可人
农业资源利用 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:植物提取是目前土壤重金属修复中研究最多,最具有发展前景的方法,但由于存在修复周期长、效率低等原因难以大面积推广应用,因此对植物提取修复强化措施的研究是当前植物修复研究的热点。植物内生菌能够在植物体内定殖,直接影响植物的生理特性,促进重金属富集植物的生长和对重金属的吸收积累。而另一方面,高浓度CO2影响植物光合作用、根系形态、土壤性质和微生物群落组成,从而影响植物的生长和重金属的吸收积累。目前利用微生物强化和CO2加富技术来提高植物提取效率的研究已有报道,但主要针对C3和C4植物,而对景天酸代谢植物的研究很少,且对内生菌与高浓度CO2的互作对超积累植物生长和重金属吸收的影响研究未见报道。本文通过水培试验、根箱土培试验,采用原位分析技术、分子生物学技术以及微生物组学技术等分析方法,探索高浓度CO2与内生菌互作对超积累东南景天生长、镉吸收及微生物群落结构的影响。取得的主要研究结果如下:
  1.采用水培试验研究来源于超积累东南景天根系的内生菌Buttiauxella sp.SaSR13对东南景天生长和镉积累的影响。激光扫描共聚焦显微镜观察表明,SaSR13主要定殖在根的伸长区和成熟区。在25μM镉处理下接种SaSR13可以显著促进植物的生长(地上部生物量提高了39%,根系生物量提高了42%),提高植物叶绿素含量(38%),地上部和根系镉含量(分别提高了32%和22%)。同时接种SaSR13能够提高植物根系生长素的含量,降低植物体内超氧阴离子的含量,从而促进植物根系的发育(根系长度、根表面积和根尖数量都有所增加)。除此之外,接种SaSR13可以提高植物根系分泌物,尤其是苹果酸和草酸的分泌,促进了东南景天对镉的吸收。研究表明,接种内生菌SaSR13是一种有前景的生物强化方法,可以提高东南景天对镉的提取效率。另外,还比较了内生菌Buttiauxella sp.SaSR13和内生菌Sphingomonas sp.SaMR12的特性。综合二者的定殖能力,对镉的耐受程度,生长素的分泌量以及对东南景天镉吸收的促进作用,选择内生菌SaMR12用于高浓度CO2与内生菌互作试验。
  2.采用水培试验研究高浓度CO2与内生菌SaMR12的互作对超积累东南景天光合特性和镉积累的影响。研究表明,与低浓度CO2相比,高浓度CO2与内生菌的互作能够显著促进东南景天的生长,地上部生物量提高了121.6%,根系生物量提高了242.9%。高浓度CO2与内生菌的互作能够显著增加叶绿素含量(53.2%)、净光合速率(111.6%)、最大净光合速率(59.8%)、表观量子产量(65.1%)和光饱和点(28.8%),但是降低了气孔导度、蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点。光合速率的提高与Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase活性有关,也与两个光系统基因(SaPsbS和SaLhcb2)的过量表达有关。与低浓度CO2相比,高浓度CO2与内生菌的互作提高了光系统Ⅱ最大量子产量(12.3%)和光系统Ⅱ有效量子产量(13.0%),从而提高了光系统Ⅱ的活性。除此之外,高浓度CO2与内生菌的互作还提高了根系镉转运基因SaHMA2和SaCAX2的表达,东南景天地上部镉的吸收增加了57.4%,根系镉的吸收增加了61.6%。我们的研究表明,高浓度CO2与内生菌的互作能够促进东南景天的光合效率,从而促进植物的生长和镉的积累,说明高浓度CO2与内生菌的互作可以作为一种有效的措施提高东南景天对镉的提取。
  3.水培试验表明,接种内生菌可以促进根毛的生长发育,而高浓度CO2显著促进侧根的形成。此外,高浓度CO2能够显著提高植物信号分子NO含量,高浓度CO2与内生菌的互作能够提高乙烯含量。水培试验和根箱土培试验表明,高浓度CO2与内生菌的互作能够促进东南景天根系的生长和镉的吸收积累。提高CO2浓度能够显著降低根际土壤的pH值,但是对非根际土壤的pH值没有显著影响。高浓度CO2与内生菌的互作能够影响土壤酶活性和根际土壤微生物量碳。16S rRNA和ITS测序结果表明,高浓度CO2与内生菌的互作能够提高不同根系空间细菌群落α-多样性,但是叶际细菌丰富性指数和多样性指数在二者的互作下反而下降。研究表明根系空间是根系细菌群落变异的最大来源,其次是接种内生菌,而CO2浓度是土壤真菌群落变异的最大来源,叶际细菌群落的最大变异来源是接种内生菌。PICRUSt分析表明非根际和根际土壤中与氨基酸代谢相关的功能基因丰度较高,根内细菌丰度较高的基因则和遗传信息处理有关。另外,高浓度CO2与内生菌互作条件下,叶际细菌中遗传信息处理和其他功能基因的丰度较高。研究表明,高浓度CO2与内生菌的互作影响超积累东南景天根系发育和土-根-叶的微生物群落组成,从而影响超积累东南景天的生长及对镉的吸收和积累。
[博士论文] 杨淼
生物化工 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:脂质作为细胞生物膜结构的主要组分,对环境变化高度敏感,在微藻响应环境胁迫过程中发挥着重要作用。氮胁迫条件下藻细胞将进行全局代谢响应并积累储能化合物,如甘油三酯(TAG),TAG积累途径包括叶绿体和内质网途径,与极性甘油酯密切相关,而极性甘油酯特异性分布于各种细胞器中。本论文以模式微藻莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,基于甘油酯组分析平台与完整叶绿体提取技术,系统阐明了氮胁迫不同时期内TAG积累与各极性脂的响应特征,研究了自养和兼养培养方式对TAG合成与各极性脂代谢的影响,对各极性脂在TAG积累不同阶段的贡献进行了评价。
  建立了莱茵衣藻甘油酯组定性定量分析平台。首先利用TLC和GC确定了极性甘油酯种类及其脂肪酸组成,再利用UPLC-ESI-Q-Trap/MS的一级质谱扫描和UPLC-ESI-Orbitrap/MS2的二级碎片信息扫描,共鉴定出109种极性甘油酯分子,并通过外标法在UPLC-ESI-Q-Trap/MS的多级反应监测模式下对其中45种分子进行了靶向定量。此外基于中性脂TAG的含量与特征脂肪酸的相对或绝对含量之间的线性相关性,扩展了微藻TAG的快速定量方法。
  针对胁迫条件下叶绿体提取困难导致微藻TAG积累机制无法从亚细胞水平深入研究的难点,首次从氮胁迫4h自养生长的莱茵衣藻中成功提取出完整叶绿体,建立了基于脂肪酸标志物的叶绿体完整度和纯度评价标准。亚细胞脂质组分析表明氮胁迫4h时TAG只在叶绿体外积累,甜菜碱脂DGTS和糖脂DGDG还分别存在于叶绿体内和叶绿体外区室,新合成的DGDG和DGTS主要在叶绿体外分别以DAG和酰基形式参与TAG的合成,叶绿体膜脂MGDG主要以DAG形式参与叶绿体外TAG的合成。
  比较了自养和兼养生长的莱茵衣藻甘油酯组对氮胁迫的响应差异,发现两种培养方式下藻细胞各甘油酯含量及其脂肪酸组成差异不大。氮胁迫期间,各极性脂含量均先增加后减少,极性脂主要组分由MGDG转为DGDG和DGTS,流向极性脂的碳分配比例发生变化,0~4h和4~24h内分别主要流向DGDG和DGTS,而24~48h内碳流至极性脂的比例减小,这表明了新合成DGDG和DGTS在胁迫期间的重要调控作用。
  兼养生长的莱茵衣藻在整个氮胁迫期间,源自其极性脂的多种PUFA在被合成的同时还通过MGDG、DGDG和DGTS向TAG持续转化,使得基于PUFA的极性脂转化途径对TAG积累的贡献度逐渐增加,其中DGDG和DGTS是对含多不饱和酰基TAG积累的主要贡献者。
[博士论文] 关美艳
植物营养学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:中国耕地镉污染问题突出,已经成为威胁中国食品安全的主要问题之一。植物应答镉胁迫的分子生理机制,包括根系对镉的吸收及植株对镉的耐性机制,是利用生物技术或遗传育种手段培育镉积累量低的作物新品种的理论基础。近年来,许多研究表明信号分子一氧化氮在调控根系对镉的吸收及植株对镉的耐性中发挥重要作用,但镉胁迫过程中调控植物细胞内一氧化氮积累水平的因子仍不清楚。为此,本论文以拟南芥为研究材料,运用植物生理学、遗传学、分子生物学等手段,研究了一氧化氮清除系统S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶(GSNOR)和非共生血红蛋白(AHb1)在植物应答镉胁迫过程中的作用机制。主要研究结果如下:
  镉胁迫处理显著诱导根中GSNOR基因和GSNOR蛋白的表达,因此增强了S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性。通过分析镉胁迫对野生型Col-0、GSNOR功能缺失突变体gsnor1-3、和GSNOR过表达转基因植株(GSNOROE3和GSNOROE5)中一氧化氮积累和S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶酶活性的影响,发现镉胁迫诱导的一氧化氮积累与S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性与呈负相关。这说明镉胁迫诱导的S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性增强有助于抑制一氧化氮的过量积累。另一方面,利用Col-0、AHb1反义方向表达株系AHb1-L3和AHb1过表达株系AHb1-H7植株为材料,发现在镉胁迫条件下,这3个基因型植株根系中的一氧化氮含量与AHb1的表达量无关,说明镉胁迫时AHb1对一氧化氮的清除功能不参与调控植株根系中的一氧化氮水平。
  进一步研究了GSNOR和AHb1在植物镉吸收中的作用。发现Col-0、gsnor1-3、GSNOROE3和GSNOROE5中地上部和根部的镉含量以及根系的镉吸收速率均与S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性呈负相关,这说明GSNOR负调控了植物的镉吸收。然而,Col-0、AHb1-L3和AHb1-H7植株中的镉含量基本一致,说明AHb1不参与调控植物的镉吸收。通过向gsnor1-3植株添加一氧化氮清除剂或向GSNOROE5植株添加一氧化氮供体,发现GSNOR对镉吸收的调控作用依赖于一氧化氮的存在。分析镉胁迫对Col-0、gsnor1-3、和GSNOROE5植株IRT1基因表达的影响,发现S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性与IRT1基因表呈达负相关。通过构建irt1-1/gsnor1-3和irt1-1/GSNOROE双突变体,并比较它们根系的镉吸收速率与irt1-1单突变体之间的差异,发现IRT1功能缺失后,GSNOR对植物对根系镉吸收的负调控作用消失。这表明,GSNOR对镉吸收的负调控通过抑制IRT1介导的镉吸收来实现。综上,认为:镉胁迫诱导的S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性增加通过抑制一氧化氮介导的IRT1表达,降低了根系对镉的吸收速率,减少了根系对镉的吸收,降低了植株的镉含量。
  尽管S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性增强降低了植株体内的镉含量,但发现Col-0、gsnor1-3和GSNOROE5植株地上部受镉胁迫的毒害程度与S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性呈正相关。进一步分析发现镉胁迫也能诱导地上部GSNOR基因和GSNOR蛋白的表达,并增强了S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性。这说明镉胁迫诱导的S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性不利于植物对镉的耐性。进一步分析发现,镉胁迫下Col-0、gsnor1-3和GSNOROE5植株地上部CATs基因表达和CAT活性均与S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性呈负相关,H2O2含量与S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性呈正相关;且外源喷施CAT活性抑制剂3-AT后,GSNOR对CAT活性和H2O2积累量的调控作用消失。这说明,镉胁迫诱导的S-亚硝基化谷胱甘肽还原酶活性增强可通过下调植株地上部CAT相关基因的表达抑制CAT活性,进而增加植株中H2O2的积累,加剧了镉胁迫导致氧化胁迫。
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