BR調(diào)控蛋白PMRP與擬南芥耐逆性的關(guān)系.pdf

1、植物在自然界中經(jīng)常會遇到環(huán)境條件的劇烈變化，其幅度若超過了植物正常生命活動的范圍時(shí)，植物就會受到傷害，甚至死亡。因此提高植物的抗逆性對提高作物產(chǎn)量具有十分重要的意義。油菜素內(nèi)酯(Brassinosteroids，BRs)是迄今為止國際上公認(rèn)的高效、廣譜、無毒的植物生長激素。BRs可以改善植物的生理代謝，提高植物抵抗逆境的能力，因此明確BRs提高植物耐逆性的機(jī)理，對其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)、有效的利用具有指導(dǎo)意義。
　　參與逆境調(diào)控的BR

2、調(diào)控蛋白的功能及作用機(jī)制分析是揭示BR提高植物抗逆性的基礎(chǔ)。PMRP(Putative membrane-related protein，AT3G13062)是一個(gè)推測的受BR調(diào)控的膜蛋白，很可能在植物逆境調(diào)控中起著重要的作用。本研究對PMRP在逆境調(diào)控中的功能及作用機(jī)制進(jìn)行了分析，獲得以下主要結(jié)果:
　　1.PMRP由411個(gè)氨基酸組成，含有START(the lipid/sterol-binding StAR-relatedl

3、ipid transfer protein domains)保守結(jié)構(gòu)域，具有參與脂類運(yùn)輸和代謝的功能;PMRP含有磷脂酰膽堿結(jié)合位點(diǎn)，推測PMRP可能會參與植物的逆境調(diào)控過程。
　　2.通過對PMRP功能獲得和缺失的轉(zhuǎn)基因擬南芥對干旱脅迫、鹽脅迫和冷脅迫的響應(yīng)，分析了PMRP在擬南芥逆境調(diào)控中的作用。
　　(1)PMRP在擬南芥耐旱過程中發(fā)揮了作用。把Col-0野生型擬南芥和PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的種子種在含300 mmo

4、l·L-1甘露醇的1/2MS培養(yǎng)基上，培養(yǎng)10d后發(fā)現(xiàn)，在含有300 mmol·L-1甘露醇的1/2MS培養(yǎng)基上，野生型擬南芥綠葉率為62.2％，而3個(gè)過表達(dá)PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的綠葉率則分別為35.6％、31.8％、25.2％，3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的綠葉率分別為62.8％、60.7％、61.4％，表明，PMRP表達(dá)量的升高降低了擬南芥的耐早性，而PMRP表達(dá)量的降低對擬南芥的耐早性無顯著影響。
　　(2)P

5、MRP在擬南芥耐鹽過程中發(fā)揮了作用。把Col-0野生型擬南芥和PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的種子種在含有150 mmol·L-1 NaCl的1/2MS培養(yǎng)基上，培養(yǎng)10d后發(fā)現(xiàn)，在含有150 mmol·L-1 NaCl的1/2MS培養(yǎng)基上，野生型擬南芥的綠葉率為64.6％，3個(gè)過表達(dá)PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的綠葉率分別為10.6％、19.7％和18.2％，3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥株系綠葉率分別為56.8％、63.7％、57.6％，

6、表明，PMRP表達(dá)量的升高也降低了擬南芥的耐鹽性，同樣，PMRP表達(dá)量的降低對擬南芥的耐鹽性無顯著影響。
　　(3)PMRP在擬南芥耐冷過程中發(fā)揮了作用。選取16h光照、21℃條件下培養(yǎng)的21d的野生型擬南芥、3個(gè)過表達(dá)PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系和3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥株系，用冷光源培養(yǎng)箱培養(yǎng)，先在4℃下培養(yǎng)7d，然后在-8℃下培養(yǎng)1.5 h，取出放到16h光照、21℃條件下培養(yǎng)7d后，野生型擬南芥的綠葉率為48％，過表

7、達(dá)PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥的綠葉率分別為48.6％、47.8％、49.2％，3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥的綠葉率分別為65.9％、67.4％、68.3％，表明，PMRP表達(dá)量的降低增強(qiáng)了擬南芥的耐冷性。
　　3.PMRP參與擬南芥逆境調(diào)控的作用機(jī)制分析。在逆境脅迫下，細(xì)胞膜的透性及光合作用是脅迫反映的生理指標(biāo)，冷脅迫下能夠影響葉綠體的結(jié)構(gòu)，因此我們對PMRP功能獲得和缺失的轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行了細(xì)胞膜透性和光合速率的測定及葉綠體超微

8、結(jié)構(gòu)的觀察。
　　(1)PMRP對細(xì)胞膜穩(wěn)定性的影響。選取14d的野生型擬南芥、3個(gè)過表達(dá)PMRP轉(zhuǎn)基因擬南芥株系和3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥株系，對其蓮座葉細(xì)胞滲出液電導(dǎo)率進(jìn)行測定。結(jié)果表明，用150 mmol·L-1NaCl處理4h后，野生型擬南芥蓮座葉的滲出液電導(dǎo)率為70.7μS·cm-1，過表達(dá)MRP轉(zhuǎn)基因擬南芥蓮座葉的滲出液電導(dǎo)率分別為83.8、96.17和85.1μS·cm-1，可見，PMRP表達(dá)量的升高加劇了

9、鹽脅迫對細(xì)胞膜的損傷。在-8℃下處理30 min，野生型擬南芥蓮座葉的滲出液電導(dǎo)率為70.67μS·cm-1，3個(gè)PMRP-RNAi擬南芥株系蓮座葉滲出液電導(dǎo)率分別為48.57、45.40和52.10μS·cm-1。表明，PMRP表達(dá)量的降低明顯降低了逆境對細(xì)胞膜的損傷。
　　(2)PMRP對擬南芥光合速率的影響。選取在16h光照、21℃條件下培養(yǎng)，生長14 d的野生型擬南芥和3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因株系，分別測定蓮座葉的光合

10、速率，結(jié)果表明，野生型擬南芥的光合速率為7.3 umol/m2·s，3個(gè)PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的光合速率分別為8.8、7.8和8.5 umol/m2·s，說明，PMRP表達(dá)量的降低略增強(qiáng)了擬南芥的光合速率。
　　(3)PMRP對擬南芥葉綠體超微結(jié)構(gòu)及淀粉粒積累的影響。選取在16h光照、21℃條件下培養(yǎng)的PMRP-RNAi轉(zhuǎn)基因擬南芥和野生型擬南芥完全展開的蓮座葉，對其超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，野生型擬南芥蓮座葉細(xì)胞中