论文部分内容阅读
植物体内水分稳态时刻遭受着不断变换的环境因素的影响。大量研究表明逆境胁迫抑制了水通道蛋白介导的植物水分运输，而与水分传导密切相关的水通道蛋白因不同亚型以及不同研究物种表现差异的响应，因此环境胁迫下水通道蛋白在何种程度以及怎样调节植物水分的传导仍然需要更多的研究。本文以黄瓜幼苗为实验材料，在分离黄瓜细胞质膜水通道蛋白(CsPIPs)基因cDNA全长序列的基础上，分别研究了以聚乙二醇(Polyethylene glycol，PEG，140 mM)诱导的渗透胁迫和同等渗透程度的氯化钠胁迫（Sodium chloride，NaCl，70 mM）处理2h，24h以及恢复实验后，利用压力室(Pressure Chamber)和细胞压力探针(CellPressure Probe)技术测定了黄瓜幼苗在器官水平（根系和叶片）和细胞水平上水分传导;同时相应的分析了CsPIPs水通道蛋白在转录水平和蛋白水平表达，试图阐明黄瓜水通道蛋白基因对两种胁迫下黄瓜幼苗水分关系的不同调节机制。主要研究结果如下: 1)采用3RACE-PCR方法从黄瓜幼苗中分离了10个CsPIP水通道蛋白基因的cDNA的全长序列，其中3个为PIP1亚家族，7个为PIP2亚家族，它们分别被命名为CsPIP1;1，CsPIP1;2，CsPIP1;3，CsPIP2;1，CsPIP2;2，CsPIP2;3，CsPIP2;4，CsPIP2;5，CsPIP2;6 or CsPIP2;7。氨基酸序列均包含水通道蛋白的结构特征。 2)CsPIPs基因功能测定表明，3个CsPIP1亚家族成员几乎无水分传导活性，而所有CsPIP2亚家族成员表现较高的细胞膜的水分传导活性。CsPIPs基因在不同组织器官表达具有明显差异，但都以CsPIP1;2和CsPIP2;4表达量最高;在黄瓜根、叶、茎、花和卷须中，这两个基因的表达量占CsPIPs家族基因总表达量的比例分别为81％，73％，63％，73％和88％。 3)渗透胁迫和盐胁迫处理2h后黄瓜根系和叶片脯氨酸含量，细胞汁液渗透势无明显变化;而叶片水势，气孔导度，器官（根系，叶片）水分传导率和根皮层细胞水分传导率显著降低。黄瓜根系CsPIPs在转录水平和蛋白水平均无显著变化;在叶片中CsPIP1;1，CsPIP2;1，CsPIP2;3表达被诱导，CsPIP1;2和CsPIP2;4表达被抑制，而CsPIP1;3，CsPIP2;2，CsPIP2;5，CsPIP2;6和CsPIP2;7表达无明显变化。 4)渗透胁迫和盐胁迫处理24h后黄瓜根系和叶片脯氨酸含量显著增加，细胞汁液渗透势显著降低，叶片水势则部分恢复。渗透胁迫下根系水分传导持续降低，而盐胁迫下根系水分传导部分恢复;与之相应，渗透胁迫下CsPIP基因在转录水平和蛋白水平表达下降，而在盐胁迫下表达上升;两种胁迫处理下叶片水分传导都显著降低，同时叶片中表达量最高的两个基因CsPIP1;2和Cs PIP2;4表达被抑制。 5)24h胁迫处理恢复实验后，两种胁迫下植株水分生理参数以及水通道蛋白表达都恢复到对照水平，表明黄瓜幼苗没有受到严重的胁迫。