交替氧化酶在植物與病原物互作中的作用.pdf

1、在高等植物及部分真菌的線(xiàn)粒體呼吸電子傳遞鏈中除具有以細(xì)胞色素氧化酶為末端氧化酶的細(xì)胞色素主路呼吸以外，還具有一條以交替氧化酶為末端氧化酶的交替呼吸旁路途徑，它能直接將電子從輔酶Q處傳遞至分子氧形成水，而不經(jīng)過(guò)細(xì)胞復(fù)合物Ⅲ和細(xì)胞復(fù)合物Ⅳ兩個(gè)ATP形成位點(diǎn)，因而形成較少的ATP。該過(guò)程對(duì)水楊酸氧肟酸敏感，但對(duì)氰化物不敏感。目前發(fā)現(xiàn)交替呼吸旁路在寄主遭受生物和非生物脅迫方面具有重要的作用，尤其是與分子信號(hào)物質(zhì)活性氧共同作用參與的植物抗病毒防衛(wèi)

2、反應(yīng)更是成為研究工作的重點(diǎn)。
　　 菌核病是世界范圍內(nèi)能夠危害多種作物的一種真菌性病害，特別在油料作物上的危害最為嚴(yán)重，是油菜上的第一大病害，其致病菌是核盤(pán)菌，屬于子囊菌亞門(mén)，核盤(pán)菌屬。目前在核盤(pán)菌中發(fā)現(xiàn)存在交替呼吸途徑，其末端氧化酶為交替氧化酶，與植物中的交替氧化酶一樣，它能夠調(diào)控真菌在遭受氧化脅迫時(shí)的抗性，并且能夠影響核盤(pán)菌對(duì)殺菌劑的敏感性，尤其是與呼吸電子鏈抑制劑類(lèi)殺菌劑互作時(shí)的研究一直都是熱門(mén)話(huà)題。核盤(pán)菌給農(nóng)業(yè)帶來(lái)了巨大

3、的損失，因此為解決這一實(shí)際性的問(wèn)題尋找與殺菌劑結(jié)合的新的靶標(biāo)位點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)新型殺菌劑具有重要的研究意義。
　　 本文分別從交替氧化酶在植物抗病性以及真菌致病性方面展開(kāi)了研究，發(fā)現(xiàn)在植物和真菌核盤(pán)菌中同時(shí)存在交替呼吸途徑，且在活性氧誘導(dǎo)劑的作用下交替呼吸途徑有利于病毒在植物中的侵染;并且能夠改變真菌的生長(zhǎng)發(fā)育，影響真菌對(duì)殺菌劑的敏感性，本文獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1.三種交替氧化酶表達(dá)量不同的煙草在正常生長(zhǎng)時(shí)線(xiàn)粒體細(xì)

4、胞色素主路呼吸相同，但交替呼吸強(qiáng)度不同。轉(zhuǎn)正義鏈AOX的Xanthi nn煙草株系Sn21交替呼吸能力最強(qiáng)，轉(zhuǎn)反義鏈AOX的Xanthi nn煙草株系Sn10交替呼吸最弱。盡管交替氧化酶在三種煙草中的表達(dá)量不一致，但交替氧化酶并不能改變煙草花葉病毒在正常葉片中的初侵染。
　　 2.外源過(guò)氧化氫并不能改變煙草對(duì)病毒的初侵染抗性，但用過(guò)氧化氫酶的抑制劑3-AT提前處理煙草能夠降低Sn21煙草對(duì)病毒的初侵染抗性，與高濃度的過(guò)氧化氫共同

5、作用后Sn21，WT, Sn10對(duì)病毒的抗性均降低。但若3-AT不提前處理煙草而直接與過(guò)氧化氫作用則三者對(duì)病毒的抗性沒(méi)有發(fā)生變化。
　　 3.低濃度的還原型谷胱甘肽并不能改變煙草對(duì)病毒的初侵染抗性，但隨著濃度的升高，煙草對(duì)病毒的抗性逐漸增強(qiáng)，尤其是Sn21對(duì)還原型谷胱甘肽誘導(dǎo)的病毒抗性更加敏感。但用3-AT提前處理后再與還原型谷胱甘肽共同作用則三種煙草對(duì)病毒的抗性消失。
　　 4.外源過(guò)氧化氫并不能夠改變內(nèi)源交替氧化酶基

6、因的表達(dá)和交替呼吸途徑的能力，但在3-AT的作用下能夠顯著增加Sn10和野生型WT煙草中交替氧化酶基因的表達(dá)和交替呼吸途徑的能力，而對(duì)Sn21煙草中交替氧化酶的表達(dá)和交替呼吸無(wú)影響。
　　 5.線(xiàn)粒體交替呼吸鏈的末端氧化酶交替氧化酶能夠促進(jìn)真菌核盤(pán)菌菌絲的生長(zhǎng)發(fā)育，菌核形成;當(dāng)核盤(pán)菌遭受氧化脅迫時(shí)能夠誘導(dǎo)交替氧化酶基因的表達(dá)，提高交替呼吸途徑的能力。
　　 6.交替氧化酶能夠降低核盤(pán)菌對(duì)嘧菌酯的敏感性，而增加核盤(pán)菌對(duì)二甲

7、酰亞胺類(lèi)，苯并咪唑類(lèi)，芳香烴類(lèi)殺菌劑的敏感性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)這些殺菌劑對(duì)交替氧化酶基因的表達(dá)和交替呼吸途徑有影響。
　　 本研究表明線(xiàn)粒體交替氧化酶在植物與病原物互作中具有重要的意義，能夠影響植物對(duì)病毒的抗性，參與真菌的生長(zhǎng)發(fā)育，氧化脅迫抗性以及對(duì)殺菌劑的敏感性調(diào)控。關(guān)于交替氧化酶在離體葉片上的研究較少，尤其本文是以轉(zhuǎn)基因煙草為材料，研究交替氧化酶與活性氧水平對(duì)植物抗病性的影響，而關(guān)于真菌中交替呼吸途徑的研究更是很少，大部分都是與呼吸