1、酸雨是世界性的環(huán)境污染問題之一，它可導致環(huán)境酸化，影響植物的正常生長和發(fā)育。本文以模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)為材料，對其進行模擬酸雨處理，研究了其在酸雨處理下某些生理指標的變化，并利用基因芯片技術檢測了酸雨對擬南芥基因表達譜的影響，為后續(xù)耐酸相關基因的克隆和抗酸性新品種的培育提供良好的基礎。 本文采用pH2.5、3.0、4.0、5.6(對照)的模擬酸雨噴灑處理野生型擬南芥(WT)和鈣受體蛋白CA
2、S反義植株(CASas)，探討了不同pH值模擬酸雨對兩種擬南芥材料葉片傷害、葉綠素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)三種抗氧化酶活性的影響。結果表明：模擬酸雨處理一周后，兩種擬南芥葉片的葉綠素a/b，SOD和CAT的活性隨著酸雨pH值的降低而降低，葉片可見傷害面積、可溶性蛋白含量、MDA含量和POD活性則呈上升趨勢。pH<3.0的模擬酸雨會對擬南芥造成嚴重傷害
3、，且WT對酸雨的耐受性遠大于CASas。 為了進一步探索植物對酸雨的應答機制，本文利用Affymetrix公司的擬南芥全基因組芯片ATH1分析了pH3.0模擬酸雨處理8h、32h、68h和116h后，WT的基因表達譜的變化(樣品編號記為A8，A32，A68，A116，C8，C32，C68，C116)，共檢測到酸雨相關的表達量變化兩倍以上的差異表達基因439個，已知功能及有推定功能的有394個，共分為15大類，涉及物質代謝、環(huán)境
4、應答、信號轉導等生命活動的各個方面。 pH3.0模擬酸雨處理后8h，32h，68h和116h，處理組與對照組的差異表達基因數(shù)分別為55，66，25和30。其中，表達上調的基因數(shù)分別為28，24，19和14；表達下調的基因數(shù)分別為27，42，6和16。酸雨處理組樣品之間的比較中，A8和A32的差異表達基因有35個，其中上調基因15個，下調基因20個；A32和A68的基因表達差異極其顯著，差異表達基因為370個，其中上調基因203
5、個，下調基因167個；A68和A116的差異不大，僅有22個。我們推測酸雨處理32-68h之間存在擬南芥對酸雨的耐受閾值，各種生理反應發(fā)生劇烈變化，基因的表達量表現(xiàn)出顯著差異。 通過綜合分析各類基因的表達規(guī)律后發(fā)現(xiàn)：13個鈣結合蛋白的編碼基因、15個活性氧代謝相關基因的表達量在酸雨處理下發(fā)生顯著變化，表明鈣信號的轉導，活性氧的代謝在擬南芥應答酸雨信號過程中起重要作用；與植物抗逆相關的鋅指蛋白類轉錄因子、NAC轉錄因子、ERF/
6、AP2轉錄因子和MYB轉錄因子的基因表達量隨著酸雨處理時間和強度的增加而呈上升趨勢，調控這些基因的表達可能會增強植物的抗酸能力。此外，37個與植物次生代謝相關基因表達量發(fā)生變化，木質素、生物堿等次生代謝產(chǎn)物的合成在酸雨處理下加強：7個編碼光合色素蛋白的基因也隨酸雨處理時間和強度的增加而上調表達，以盡力維持光合作用的正常進行。植物對逆境的響應是一個多基因影響多途徑參與的復雜過程，上述基因表達量的變化表明擬南芥啟動了多種途徑以抵御酸雨的傷害
7、。 另外，我們還檢測到在酸雨處理初期，與水楊酸(SA)途徑相關的基因呈上調表達趨勢，而在酸雨處理68h以后，SA途徑相關基因的表達轉而下調，茉莉酸(JA)途徑相關的基因表達量大幅上調。我們推測，在酸雨處理前期，擬南芥的應答途徑與SA信號轉導途徑相關，但隨著酸雨處理時間與強度的增加，超過其耐受的閾值，SA途徑介導的的保護效應開始減弱，JA介導的信號轉導途徑起主導作用。 我們還利用生物信息學手段，綜合分析了酸雨、低溫、干
