鹽芥和擬南芥硫氧還蛋白在氧化脅迫中的功能研究.pdf

1、植物在生活史中不可避免的要遭受鹽、干旱、低溫等脅迫，在初期階段會(huì)造成植物體離子失衡和滲透紊亂，脅迫的延續(xù)或加重常會(huì)伴隨ROS的產(chǎn)生和次生性氧化脅迫的發(fā)生，最終導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)量降低。生物體可通過(guò)多種調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)途徑對(duì)生物體的氧化還原狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，與硫氧還蛋白相關(guān)的氧化還原調(diào)節(jié)是這些調(diào)節(jié)方式中的一種。 硫氧還蛋白(Thioredoxin，TRX)是一類低分子量、熱穩(wěn)定、酸性蛋白，廣泛存于原核生物和真核生物(包括動(dòng)物、植物、細(xì)

2、菌和古細(xì)菌等)中，其分子量約12kDa；蛋白質(zhì)分子中含有保守的WCG(P)PC活性序列位點(diǎn)，該序列中的兩個(gè)半胱氨酸殘基可構(gòu)成具有氧化還原活性的二硫橋，通過(guò)巰基/二硫鍵的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)其氧化還原狀態(tài)的變化和電子/氫的傳遞，參與生物體的氧化還原調(diào)節(jié)。植物體中的Trx最初是在葉綠體中發(fā)現(xiàn)的，被認(rèn)為是光合作用中一些關(guān)鍵酶的活化調(diào)節(jié)蛋白，后來(lái)在細(xì)胞質(zhì)和線粒體中也發(fā)現(xiàn)了硫氧還蛋白，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)和功能上都有所差異．自發(fā)現(xiàn)硫氧還蛋白以來(lái)的幾十年里，人們對(duì)它的種

3、類、特點(diǎn)、功能等方面有了越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)，為更好地利用它奠定了必要的基礎(chǔ)。 鹽芥是一種與擬南芥近緣的十字花科植物，具有很多與擬南芥相同的優(yōu)點(diǎn)：如類似的形態(tài)、小的基因組、短的生活史、豐富的種子和易于被轉(zhuǎn)化等。但是，鹽芥對(duì)多種脅迫的耐受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于擬南芥，它在短時(shí)間內(nèi)能耐受高達(dá)500mMNaCl的沖擊，在鹽適應(yīng)前后既不產(chǎn)生鹽腺也沒(méi)有復(fù)雜的形態(tài)上的變化。因此，對(duì)鹽芥硫氧還蛋白的功能研究對(duì)于研究植物氧化性傷害的產(chǎn)生和應(yīng)答機(jī)制，對(duì)了解植物脅

4、迫狀態(tài)下的代謝變化和代謝調(diào)節(jié)，揭示植物的耐逆機(jī)理都具有重要意義。 TRXh基因家族蛋白成員主要存在于植物細(xì)胞質(zhì)中，但也存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體中，不同的定位與其相應(yīng)的功能相關(guān)。為了解ThTRXh的生物學(xué)功能，我們首先構(gòu)建了ThTRXh-GST融合基因表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化至DE3大腸桿菌，完成ThTRXh-GST融合蛋白的表達(dá)，為下一步研究鹽芥硫氧還蛋白同靶蛋白的互作提供了條件。然后構(gòu)建了ThTKXh-EGFP融合基因植物表達(dá)載體，并用花侵

5、染法轉(zhuǎn)化擬南芥，不同的鹽、氧化脅迫對(duì)轉(zhuǎn)基因株系處理一段時(shí)間后，通過(guò)激光共聚焦顯微鏡檢測(cè)不同脅迫對(duì)ThTRXh亞細(xì)胞定位的影響。結(jié)果表明無(wú)論在脅迫條件下還是對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，ThTRXh都定位于細(xì)胞質(zhì)中，定位并未發(fā)生改變。然后我們訂購(gòu)了ThTRXh同源基因的擬南芥突變體，對(duì)擬南芥硫氧還蛋白突變體和轉(zhuǎn)ThTRXh基因株系進(jìn)行脅迫耐受性分析，為下一步做ThTRXh的表型互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)奠定一定的基礎(chǔ)。我們的結(jié)果顯示擬南芥硫氧還蛋白突變體萌發(fā)率明顯低于野生型