擬南芥磷脂酶Dδ在應(yīng)答機(jī)械傷害中的功能研究.pdf

1、機(jī)械傷害是植物界中經(jīng)常遇到的逆境之一，主要是指生物和非生物因素等脅迫因子對植物造成的損傷。這些因素主要包括暴風(fēng)、冰雹等惡劣的環(huán)境條件、昆蟲咬食或食草性動物的啃食等。每年，機(jī)械傷害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失，如農(nóng)作物減產(chǎn)、果實品質(zhì)下降，蔬菜腐爛等各種問題，也給農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入帶來巨大的影響。植物對機(jī)械傷害的應(yīng)答是一個非常復(fù)雜的過程，長期以來倍受人們的關(guān)注，特別是機(jī)械傷害信號傳導(dǎo)方面一直是研究的熱點之一。最近發(fā)現(xiàn)PLD(phospholipas

2、e D)在各種脅迫因子下發(fā)揮重要作用。PLD是一個編碼水解生物膜脂的基因家族。在擬南芥中共發(fā)現(xiàn)有12種，并且每種都具有各自的生化特性和功能，其中PLD α1和PLD δ在植物體內(nèi)表達(dá)最豐富。研究表明PLD α1和PLD δ可以通過不同的調(diào)節(jié)機(jī)制參與到凍害的應(yīng)答過程，說明這兩種PLD在同一脅迫下可具有不同的作用。已知PLD α1和其代謝產(chǎn)物磷脂酸(PA)參與到機(jī)械傷害信號物質(zhì)茉莉酸(JA)的生物合成過程。而PLD δ在許多脅迫(如干旱、低

3、溫和臭氧等)中都發(fā)揮著作用，但在機(jī)械傷害脅迫中的研究還沒有相關(guān)報道。因此，本文主要通過遺傳修飾技術(shù)將擬南芥中PLD δ基因敲除突變體和野生型WS作為對照，從生理、生化和基因表達(dá)水平研究了PLD δ在應(yīng)答機(jī)械傷害中的作用，并與PLD α 1進(jìn)行了功能比較分析。其主要結(jié)果如下： 1、分析膜脂分子組成成分，發(fā)現(xiàn)PLD的水解產(chǎn)物PA在機(jī)械傷害后含量升高，但PLD δ缺失后的突變體PLD δ--KO內(nèi)PA增加的量少于野生型WS，說明PLD

4、δ可能參與了機(jī)械傷害的應(yīng)答?？偰ぶ皆跈C(jī)械傷害后大幅度下降，而且每種膜脂的變化量各不相同。其中，糖脂是下降量最大的，約占總下降量的90％。通過分析脂肪酸鏈的成分，發(fā)現(xiàn)變化的膜脂主要具有34和36 個碳原子，并且34：6 MGDG在突變體和野生型中差異較大(野生型WS，33.636 nmol/mg DW；突變體PLD δ-KO，0.777 nmol/mg DW)。MGDG是類囊體膜上的一種主要結(jié)構(gòu)脂肪，PLD δ促進(jìn)MGDG的降解勢必會

5、導(dǎo)致光合膜功能的下降。Fv/Fm是衡量光合作用常用的一種參數(shù)，它代表了PSII的原初轉(zhuǎn)化效率。在本實驗中，機(jī)械傷害后在含有PLD δ基因的野生型WS中Fv/Fm值下降，從而直接證明了PLD δ能夠?qū)е翽SII轉(zhuǎn)化效率的下降。 2、PLD δ的缺失提高了突變體內(nèi)MeJA的總含量，盡管變化不是很顯著。但它的缺失卻導(dǎo)致了突變體系統(tǒng)葉和損傷葉內(nèi)MeJA含量比例上的改變，即損傷葉內(nèi)含量較高而系統(tǒng)葉內(nèi)的含量相對較低，說明了PLD δ影響了主

6、要傷信號物質(zhì)JAs在體內(nèi)的運輸及其在體內(nèi)的分布。 3、機(jī)械傷害能夠?qū)е翲<,2>O<,2>水平的增加，但PLDα1缺失后植物體內(nèi)的H<,2>O<,2>水平卻沒有提高，且低于對照野生型WT，約一倍；然而PLD δ-KO與對應(yīng)的野生型WS中產(chǎn)生的H<,2>O<,2>變化大致相似。表明PLD α1參與了H<,2>O<,2>的生成過程，而PLD δ可能沒有參與這一過程，說明PLD δ和PLD α1在應(yīng)答機(jī)械傷害過程中發(fā)揮著不同的作用。D

7、AB組織染色定位H<,2>O<,2>的結(jié)果表明機(jī)械傷害誘導(dǎo)產(chǎn)生的H<,2>O<,2>先積聚在損傷位點，然后擴(kuò)散到葉脈，最后到達(dá)未損傷葉片全體。說明H<,2>O<,2>可能是通過維管束運輸?shù)较到y(tǒng)葉內(nèi)應(yīng)答機(jī)械傷害的。 結(jié)論：擬南芥中PLD δ參與了機(jī)械傷害的應(yīng)答過程，并且發(fā)揮重要的作用。PLD δ對生物膜結(jié)構(gòu)脂類不同程度的降解，可以改變膜脂成分間的比例和膜脂的不飽和度，進(jìn)而影響了生物膜的組成、性質(zhì)(如流動性)和功能。PLD δ對主要