擬南芥P4型ATP酶ALA6參與高溫脅迫的應答機理.pdf

1、高溫脅迫是影響植物正常生長發(fā)育的一個重要逆境因子，它可以直接造成植物體內蛋白質的變性和聚合，并促進細胞膜質流動性的增加，影響膜的穩(wěn)定性，最終嚴重影響植株正常的生長和發(fā)育，甚至導致植物體死亡。然而，植物自身具有多種機制可以抵御一定的高溫脅迫，例如維持膜穩(wěn)定性、清除活性氧族、積累具有抗氧化作用的化合物，以及誘導產生促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）和鈣依賴性蛋白激酶（CDPK）信號和細胞應答，其中激活轉錄因子和誘導分子伴侶信號應答是高溫脅迫應

2、答的關鍵?，F(xiàn)階段對高溫脅迫的研究大多集中在熱激蛋白（HSPs）和熱激轉錄因子（HSFs），對參與高溫脅迫應答反應的重要功能蛋白的報道相對較少。
　　據報道，P4-ATP酶家族所轉運的氨基磷脂分子是構成膜脂質雙分子層的主要組分，因此推測P4-ATP酶作為脂質翻轉酶負責翻轉來穩(wěn)定膜磷脂的不對稱性很可能與植物抗逆反應有關。擬南芥中P4型ATP酶家族共12個成員，其中ALA6功能尚不清楚。
　　本研究以擬南芥野生型（WT）、P4型A

3、TP酶ALA6基因T-DNA插入位點突變體（ala6-1）、ALA6互補（COM）、過表達（OE）和功能位點突變系（D426A）為材料，應用生物信息學、分子生物學、生理學等研究方法，研究ALA6參與植物高溫脅迫應答的分子機制。主要研究結果如下：
　　1.與野生型植株幼苗相比，T-DNA等位插入突變體（ala6-1）幼苗在高溫脅迫處理后，致死率明顯升高，表現(xiàn)出特異性地對高溫脅迫極度敏感的表型。與野生型相比較，ala6-1突變體在熱脅

4、迫處理后其相對電導率升高，表明其生物膜穩(wěn)定性較野生型差。高溫脅迫后野生型與ala6-1突變體植株的葉綠素含量都有所降低，表明高溫可能會抑制葉綠體的光合活性。此外，在經熱處理后，ala6-1突變體中葉綠素b/a的比值顯著增加。這些結果表明，ALA6的缺失可能加劇熱脅迫對膜性細胞器的損害。綜上所述，ALA6在熱脅迫下可能是作為一種膜的穩(wěn)定劑對細胞起保護作用。
　　2.將外源ALA6導入野生型和ala6-1突變體，獲得相應的轉基因植株。

5、ALA6基因的過表達可明顯提高幼苗耐熱性。對ALA6保守的磷酸化功能位點點突變誘變后發(fā)現(xiàn)，突變后的ALA6不能恢復ala6-1的熱敏感表型，表明ALA6磷脂轉運酶可能參與高溫脅迫應答。
　　3.GUS組織化學染色發(fā)現(xiàn)，ALA6基因除根尖分生區(qū)外在其他組織（如下胚軸、子葉、花瓣、花藥、果莢）中均有表達，尤其是幼苗期（2～6天）的下胚軸與根過渡區(qū)最為顯著，且表達部位受發(fā)育時間的控制，高溫也可以誘導其表達。
　　4.轉錄組學分析顯

6、示：差異表達的基因主要參與和脅迫應答反應有關的生理過程，如細胞質內隔室結構的維護、高分子物質的穩(wěn)定及能量生產。ALA6基因可能通過調控這些信號通路來參與擬南芥對高溫脅迫的應答。
　　綜上所述，當植物遭受高溫脅迫時，ALA6的作用對維持膜脂的穩(wěn)定性至關重要。本研究不僅對于揭示植物耐受逆境脅迫的分子機制具有重要的學術價值，并且還為利用ALA6基因提高植物對逆境脅迫環(huán)境的耐受性，培育耐受不良環(huán)境脅迫的新作物品種等相關研究提供新的研究思路