| 题名 | 红树植物对高温响应与适应的生理生化特征及其分子生态学机制 |
| 作者 | 刘锦 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 王友绍 |
| 关键词 | 红树植物，白骨壤，高温胁迫，P5CS，CDPK |
| 学位名称 | 硕士 |
| 其他题名 | Physio-Biochemical Characteristics and Molecular Ecological Mechanisms of Mangrove Plants in Response to Heat Sress |
| 学位专业 | 海洋生物学 |
| 英文摘要 | 红树林生长于热带和亚热带地区陆地向海洋的过渡地带，能够防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气，兼具经济价值和生态意义。温度是影响红树植物生存和生长发育的重要环境因子，全球变暖的大背景下红树林生态系统必将面临更为严峻的高温热害挑战。但迄今为止，鲜有关于红树植物应对高温胁迫的研究报道。本文使用人工气候箱模拟高温环境，对五种常见红树植物进行胁迫处理，采用经典的生理生化检测方法和分子生物学手段研究植物的抗热响应和适应过程。该研究不仅能够筛选出抗热能力更强的红树种类，为我国南部沿海及岛屿的人工造林和生态修复提供借鉴，还可以探明红树植物的部分抗热机制，为其他植物缓解高温热害、增强抗热性提供科学依据。本文的主要研究内容和结果如下：（1）系统地比较了白骨壤、桐花树、秋茄、木榄和红海榄五种红树植物幼苗在不同程度高温胁迫下的存活率。研究结果表明红树植物中耐热性的种间差异显著：白骨壤＞桐花树＞木榄、红海榄＞秋茄。白骨壤在40℃胁迫168h后仍能全部存活，除极少数幼嫩新叶外基本无可见损伤；桐花树的耐热性次之；木榄和红海榄在40℃和45℃环境中的抗热表现有所差异；秋茄的耐热性最差，在40℃胁迫下即表现明显的热害损伤。各种类红树植物幼苗在40℃环境中的抗热表现不同，但所有幼苗都不能抵抗45℃高温环境。（2）测定了40℃高温胁迫下白骨壤叶片中各项生理生化指标的变化过程，包括蒸腾速率、细胞膜透性、△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶活性、游离脯氨酸和可溶性蛋白的含量，并分析了各指标与耐热性的关系及伤害或保护机理。高温胁迫下，白骨壤幼苗叶片中脯氨酸对自身合成途径的反馈抑制减弱，P5CS酶活增强；脯氨酸积累一段时候后反馈抑制再次启动，其含量逐渐趋于稳定；相较蛋白质降解和新蛋白合成受阻，热激蛋白的诱导合成占据主导地位，因而可溶性蛋白持续积累；胁迫初始阶段，蒸腾速率显著提升以降低叶温防止灼伤，而后降低至稳定水平；细胞膜透性持续增加但增速逐渐变缓，细胞膜仍维持其结构和功能。综上，白骨壤拥有相对完善的抗热防御机制，并通过调整很好地适应了40℃高温环境。（3）利用同源克隆和cDNA末端快速扩增技术克隆得到了红树植物白骨壤的两种抗热功能基因，分别命名为AmP5CS（△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因）和AmCDPK（钙依赖蛋白激酶基因），采用生物信息学手段对基因及其编码蛋白的结构和功能进行了分析预测。AmP5CS蛋白包含了脯氨酸反馈抑制位点以及proA、proB、亮氨酸拉链结构域和谷氨酸半醛结构域等高等植物P5CS蛋白的主要功能结构域。AmCDPK则包含了钙依赖蛋白激酶的特征区域，即激酶结构域和内含四个EF手型Ca2+结合位点的类钙调素区。（4）利用实时荧光定量PCR技术对整个胁迫过程中的功能基因表达量进行测定，分析了功能基因表达模式与红树植物耐热性的关系。结果显示，在40℃高温胁迫环境中，白骨壤叶片中两种基因的表达量都大幅增加后回落至稳定水平，但上调和表达高峰时间存在显著差异。我们推测AmP5CS和AmCDPK可能参与了白骨壤抗热调节过程的不同阶段。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18060]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘锦. 红树植物对高温响应与适应的生理生化特征及其分子生态学机制[D]. 南海海洋研究所. 2018. |
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