油菜素內(nèi)酯促進(jìn)番茄體內(nèi)百菌清降解中谷胱甘肽相關(guān)解毒途徑的機(jī)理研究.pdf

1、農(nóng)藥的過量及不合理使用不僅對作物生長和品質(zhì)造成了嚴(yán)重的影響，也造成了蔬菜和環(huán)境中農(nóng)藥殘留的超標(biāo)，對食品安全和生態(tài)環(huán)境已經(jīng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對食品安全和生存環(huán)境問題越來越重視，因此，對農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行控制，使其降低至安全標(biāo)準(zhǔn)以下，已成為迫切需要解決的問題。已有研究表明，油菜素內(nèi)酯BRs能夠有效地降低植物體內(nèi)的農(nóng)藥殘留，但關(guān)于BRs促進(jìn)植物體內(nèi)農(nóng)藥降解代謝的機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究，對其機(jī)理的清晰了解

2、是建立一條農(nóng)作物安全生產(chǎn)調(diào)控新途徑的必要前提，對于保證農(nóng)產(chǎn)品安全和人類健康具有重大的意義。本文以番茄(Solanumlycopersicum Mill.)為材料，以生產(chǎn)中普遍使用的百菌清為目標(biāo)化合物，利用基因沉默技術(shù)，針對谷胱甘肽相關(guān)解毒途徑在植物體內(nèi)農(nóng)藥降解代謝中的作用機(jī)理，以及在BRs促進(jìn)植物體內(nèi)農(nóng)藥降解過程中所起到的作用進(jìn)行研究，并且對BRs通過誘導(dǎo)H2O2信號(hào)，啟動(dòng)植物對農(nóng)藥的解毒響應(yīng)，調(diào)控植物體內(nèi)解毒代謝的作用機(jī)理進(jìn)行了探討，

3、以進(jìn)一步闡述BRs促進(jìn)植物體內(nèi)農(nóng)藥降解代謝的相關(guān)機(jī)制。
　　 所得主要結(jié)果如下:
　　 1.建立并優(yōu)化了基于TRV病毒誘導(dǎo)的基因沉默體系，獲得了谷胱甘肽相關(guān)基因沉默的番茄植株材料。本研究利用VIGS技術(shù)，構(gòu)建了目標(biāo)基因的TRV病毒載體，獲得了SlGSH1、SlGSH2、SlGR以及7個(gè)SlGST基因有效沉默的植株材料，并利用RT-PCR驗(yàn)證其沉默效率，結(jié)果表明，基因沉默對植株目標(biāo)基因的抑制效率均高于一半以上，說明基于TR

4、V的VIGS技術(shù)能有效誘導(dǎo)目標(biāo)基因在番茄植株中發(fā)生系統(tǒng)性沉默。
　　 2.研究了谷胱甘肽在植物體內(nèi)百菌清解毒代謝中的作用機(jī)理。利用VIGS技術(shù)，對谷胱甘肽合成酶以及谷胱甘肽還原酶的編碼基因GSH1，GSH2，GR分別進(jìn)行沉默，研究發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽合成與再生相關(guān)的基因沉默有效地降低了植株谷胱甘肽含量及GSH/GSSG比值，并且顯著地抑制了番茄體內(nèi)百菌清的降解代謝，尤其是GSH1和GR基因沉默的效果更為顯著，降低了解毒反應(yīng)底物谷胱甘肽的

5、含量，或是改變了氧化還原狀態(tài)均能顯著地抑制了百菌清的降解代謝，同時(shí)，也抑制了植物體內(nèi)農(nóng)藥解毒代謝相關(guān)的基因表達(dá)以及GST等解毒酶活力。說明谷胱甘肽不僅作為底物直接參與百菌清代謝反應(yīng)，還能夠通過Redox信號(hào)作用等誘導(dǎo)解毒基因表達(dá)，激活GST等解毒酶活性，促進(jìn)植物體對農(nóng)藥的谷胱甘肽等解毒代謝反應(yīng)的進(jìn)行，從而有效地降低了植物體內(nèi)農(nóng)藥殘留量，在植物活體內(nèi)證實(shí)了谷胱甘肽相關(guān)途徑對體內(nèi)農(nóng)藥降解代謝是至關(guān)重要的。
　　 3.研究了谷胱甘肽在

6、油菜素內(nèi)酯促進(jìn)番茄體內(nèi)百菌清降解代謝中的作用。研究發(fā)現(xiàn)BRs能夠促進(jìn)植物體內(nèi)谷胱甘肽等相關(guān)物質(zhì)的合成，啟動(dòng)以谷胱甘肽為底物的軛合反應(yīng)，BRs可以通過調(diào)控谷胱甘肽相關(guān)物質(zhì)代謝而促進(jìn)植物體內(nèi)的農(nóng)藥代謝。另外，BRs也能夠誘導(dǎo)植物體三相解毒代謝相關(guān)基因的表達(dá)，以及GST等解毒酶活力的提高，從而加速植物體谷胱甘肽對百菌清進(jìn)行的軛合反應(yīng)等解毒作用，促進(jìn)百菌清在植物體內(nèi)的降解代謝。
　　 4.研究了H2O2在油菜素內(nèi)酯促進(jìn)番茄體內(nèi)農(nóng)藥降解中

7、的信號(hào)作用。采用外源化學(xué)試劑抑制內(nèi)源H2O2的爆發(fā)，以及基因沉默方法調(diào)控內(nèi)源BRI1及RBOH等基因的表達(dá)，對BRs促進(jìn)植物體內(nèi)農(nóng)藥代謝的作用機(jī)理以及信號(hào)調(diào)控進(jìn)行研究，從不同角度證明了H2O2信號(hào)能夠響應(yīng)外源的EBR處理，并參與BRs介導(dǎo)的番茄體內(nèi)農(nóng)藥的谷胱甘肽解毒代謝途徑。BRs通過誘導(dǎo)RBOH基因的表達(dá)，調(diào)控NADPH氧化酶產(chǎn)生H2O2信號(hào)，以介導(dǎo)解毒反應(yīng)底物谷胱甘肽的合成，啟動(dòng)相關(guān)的生理生化反應(yīng)參與番茄對體內(nèi)百菌清的軛合代謝，從而

8、促進(jìn)番茄體內(nèi)百菌清的降解代謝。
　　 5.研究了谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶在BRs促進(jìn)番茄體內(nèi)百菌清降解中的作用。我們利用VIGS技術(shù)，針對已報(bào)道的番茄體內(nèi)編碼GST酶的7個(gè)基因GST1、GST2、GST3、GST4、GST5、GST6、GST7分別進(jìn)行沉默，研究發(fā)現(xiàn)各目標(biāo)基因的沉默均顯著地抑制了植株中其基因的轉(zhuǎn)錄水平，但部分基因的沉默對GST酶活性的抑制效果不明顯。其中，GST1與GST7基因沉默有效地抑制了GST酶活性，同時(shí)，對番茄