白菜对毒死蜱的生理和分子响应及缓解机制
白菜是人们生活中不可缺少的一种重要蔬菜，味道鲜美可口，营养丰富，素有“菜中之王”的美称，为广大群众所喜爱。白菜的栽培面积和消费量在中国居各类蔬菜之首。对叶菜类蔬菜栽培而言，病虫害是影响产量和品质的最主要的生物环境因素。但是过量农药使用引起的农残超标已经对食品安全和人类健康构成严重威胁。因此，研究作物对农药的响应机制，探索叶菜类蔬菜的抗性、产量及品质安全调控的新途径对于建立可持续农业具有重大意义。本文以白菜(Brassicacampetris L.ssp.pekinensis)试验材料。初步探索白菜对杀虫剂毒死蜱的生理和分子响应机制，结合消减抑制杂交文库技术，筛选由毒死蜱(CPF)介导的白菜的相关响应基因。研究了H2O2、BR缓解CPF毒害与农药残留的关系。通过分析农药代谢相关的酶活力和基因表达，明确H2O2、BR促进农药代谢和缓解农药毒害的机理。所得主要结果如下：
1.通过光合、荧光参数的测定，抗氧化系统的分析和相关基因表达初步探索研究了白菜对毒死蜱生理和分子响应机制。结果显示，有机磷农药能够明显降低白菜的净光合速率(PN)和PSII光化学效率(φPSII)。并且在自然生长条件下，植物降解农药的能力很有限。低浓度CPF处理就显著提高白菜抗氧化酶活力；当浓度达到3.4mM处理后仅3h就诱导了基因GST较对照19.20倍的高表达，12h达到23.07倍；处理一天后，解毒相关酶谷胱甘肽S-转移酶(GST)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活力分别提高了27.4％和31.4％。喷施CPF后白菜受到氧化胁迫，启动了抗氧化系统的ROS清除机制，诱导解毒相关酶活力和基因表达。
2.结合消减抑制杂交文库技术，筛选由CPF介导的白菜的响应基因。以3.4mM CPF处理后一天的白菜cDNA作为tester，清水处理的为driver，构建CPF处理后表达上调的基因文库。又以清水处理的cDNA为tester，而3.4mMCPF处理后一天为driver构建CPF处理后表达下调的基因文库。进而研究CPF影响白菜生理生化的分子调控机制。总得到180个已知功能的基因经过GOterms功能分类之后，分为以下8类：光合作用(18.2％)；光呼吸(7.3％)；胁迫响应(16.1％)；延伸因子，转录分子及其相关(7.8％)；代谢(21.9％)；蛋白的合成与水解(7.3％)；物质运输(8.3％)以及其它(6.8％)。表明CPF诱导了白菜生理生化多个过程的调控，其中对代谢作用的影响最大，对逆境胁迫的响应最为主要。植物体内农药代谢相关基因在SSH文库中的出现，表明植物体对于外来异物确实存在一定的主动防御措施。
3.研究了H2O2、BR缓解CPF毒害与农药残留的关系，通过分析农药代谢相关的酶活力和基因表达，明确H2O2、BR促进农药代谢和缓解农药毒害的机理。预处理H2O2、24-表油菜素内酯(EBR)均能够加速CPF在白菜体内的代谢从而降低农药残留，而0.2μM浓度的EBR对CPF的降解提高了自然条件下的60％。H2O2、EBR预处理显著缓解CPF对光合作用的抑制，而这种作用与其降低CPF残留有关。同时结果表明，H2O2和EBR预处理均能显著提高CPF处理后抗氧化酶系统中酶和谷胱甘肽S-转移酶(GST)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活力；缓解CPF的药害，使PN和φPSII恢复到对照水平；显著诱导SSH筛选的基因的表达。而EBR在缓解药害，提高抗氧化酶系统酶活力以及光合相关基因表达均优于H2O2。这些结果表明，叶面喷施H2O2缓解CPF的药害以及BR作为环境友好的天然化合物在解决农药环境污染和食品安全问题上有广阔的应用前景。
白菜;光合作用;逆境响应;毒死蜱;农药残留;油菜素内酯
浙江大学;浙江大学农业与生物技术学院
硕士
蔬菜学
周艳虹;喻景权
2010
中文
S634.1;S481.8
82
2010-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）