论文部分内容阅读
纤维素酶(Cellulase，EC 3.2.1.4)是降解纤维素的水解酶。植物种子的萌发涉及胚乳细胞壁的降解，而纤维素是普遍存在于植物细胞壁中的主要成分之一，所以胚乳细胞壁发生降解时也会涉及到纤维素的降解。因此纤维素酶可能与植物种子萌发过程中胚乳细胞壁的降解有关。由于莴苣（Lactuca sativa）种子在0.3％的二氯异氰尿酸钠(SDCC)溶液中萌发，可以得到珠孔端胚乳不破裂的非典型萌发的种子，因此可以利用这种非典型萌发的种子与胚乳破裂的典型萌发种子做对比，进一步研究胚乳弱化的机理，所以，本文选用莴苣种子为研究材料。本文从莴苣种子中纤维素酶活性、纤维素酶的基因克隆、基因表达等角度，研究纤维素酶与莴苣种子萌发过程中胚乳弱化的关系。结果总结如下：
用粘度计法对莴苣种子在萌发过程中各组织部位（珠孔端胚乳、非珠孔端胚乳、胚根、子叶）进行纤维素酶酶活性测定，本文结果发现，在水中萌发的莴苣种子的四个部位均检测到纤维素酶活性的存在：珠孔端胚乳中纤维素酶活性在16h时达到高峰，16h后酶活性有所下降；非珠孔端胚乳纤维素酶活性在萌发过程中基本保持不变；胚根和子叶中酶活性在整个萌发过程中都较低；在0.3％ SDCC溶液中萌发的莴苣种子，纤维素酶活性一直处于较低水平，且没有明显变化。
根据不同物种中已发现的纤维素酶基因，在NCBI上搜寻已发表的莴苣中纤维素酶基因的EST序列，利用DNASTAR软件拼接了一条可能为莴苣纤维素酶基因的序列，根据此序列设计了特异引物，从莴苣种子中克隆得到纤维素酶基因片段，并得到莴苣种子纤维素酶基因3’端序列，继而从基因水平上探讨纤维素酶基因与莴苣种子萌发过程中胚乳弱化的关系。
根据克隆得到的莴苣种子纤维素酶基因设计特异引物，运用实时荧光定量PCR方法，研究了纤维素酶基因在莴苣种子萌发过程中各组织部位的表达水平。结果表明，在水中萌发的莴苣种子各组织部位均有纤维素酶基因的表达：珠孔端胚乳在种子萌发过程中纤维素酶基因的表达在16h时达到高峰，在16-20h时保持高表达水平，20-24h时下降；非珠孔端胚乳在种子萌发过程中纤维素酶基因的表达始终处于较低水平且没有显著变化；胚根和子叶中纤维素酶基因的表达很低且没有显著变化；在0.3％SDCC溶液中萌发的莴苣种子，纤维素酶基因表达量较低，在24h时表达最低，随后的过程中呈略微上升的趋势。
从莴苣种子中纤维素酶活性及基因的时空表达推测，珠孔端胚乳中的纤维素酶与莴苣种子萌发过程中的胚乳弱化相关，并促进莴苣种子胚乳弱化及萌发。