油菜素內酯促進番茄體內百菌清降解中谷胱甘肽相關解毒途徑的機理研究.pdf

1、農藥的過量及不合理使用不僅對作物生長和品質造成了嚴重的影響，也造成了蔬菜和環(huán)境中農藥殘留的超標，對食品安全和生態(tài)環(huán)境已經構成了嚴重的威脅。隨著經濟的發(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，對農產品中的農藥殘留進行控制，使其降低至安全標準以下，已成為迫切需要解決的問題。已有研究表明，油菜素內酯BRs能夠有效地降低植物體內的農藥殘留，但關于BRs促進植物體內農藥降解代謝的機理還有待于進一步研究，對其機理的清晰了解

2、是建立一條農作物安全生產調控新途徑的必要前提，對于保證農產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，以生產中普遍使用的百菌清為目標化合物，利用基因沉默技術，針對谷胱甘肽相關解毒途徑在植物體內農藥降解代謝中的作用機理，以及在BRs促進植物體內農藥降解過程中所起到的作用進行研究，并且對BRs通過誘導H2O2信號，啟動植物對農藥的解毒響應，調控植物體內解毒代謝的作用機理進行了探討，

3、以進一步闡述BRs促進植物體內農藥降解代謝的相關機制。
　　 所得主要結果如下:
　　 1.建立并優(yōu)化了基于TRV病毒誘導的基因沉默體系，獲得了谷胱甘肽相關基因沉默的番茄植株材料。本研究利用VIGS技術，構建了目標基因的TRV病毒載體，獲得了SlGSH1、SlGSH2、SlGR以及7個SlGST基因有效沉默的植株材料，并利用RT-PCR驗證其沉默效率，結果表明，基因沉默對植株目標基因的抑制效率均高于一半以上，說明基于TR

4、V的VIGS技術能有效誘導目標基因在番茄植株中發(fā)生系統性沉默。
　　 2.研究了谷胱甘肽在植物體內百菌清解毒代謝中的作用機理。利用VIGS技術，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分別進行沉默，研究發(fā)現谷胱甘肽合成與再生相關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，也抑制了植物體內農藥解毒代謝相關的基因表達以及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，還能夠通過Redox信號作用等誘導解毒基因表達，激活GST等解毒酶活性，促進植物體對農藥的谷胱甘肽等解毒代謝反應的進行，從而有效地降低了植物體內農藥殘留量，在植物活體內證實了谷胱甘肽相關途徑對體內農藥降解代謝是至關重要的。
　　 3.研究了谷胱甘肽在

6、油菜素內酯促進番茄體內百菌清降解代謝中的作用。研究發(fā)現BRs能夠促進植物體內谷胱甘肽等相關物質的合成，啟動以谷胱甘肽為底物的軛合反應，BRs可以通過調控谷胱甘肽相關物質代謝而促進植物體內的農藥代謝。另外，BRs也能夠誘導植物體三相解毒代謝相關基因的表達，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行的軛合反應等解毒作用，促進百菌清在植物體內的降解代謝。
　　 4.研究了H2O2在油菜素內酯促進番茄體內農藥降解中

7、的信號作用。采用外源化學試劑抑制內源H2O2的爆發(fā)，以及基因沉默方法調控內源BRI1及RBOH等基因的表達，對BRs促進植物體內農藥代謝的作用機理以及信號調控進行研究，從不同角度證明了H2O2信號能夠響應外源的EBR處理，并參與BRs介導的番茄體內農藥的谷胱甘肽解毒代謝途徑。BRs通過誘導RBOH基因的表達，調控NADPH氧化酶產生H2O2信號，以介導解毒反應底物谷胱甘肽的合成，啟動相關的生理生化反應參與番茄對體內百菌清的軛合代謝，從而

8、促進番茄體內百菌清的降解代謝。
　　 5.研究了谷胱甘肽S-轉移酶在BRs促進番茄體內百菌清降解中的作用。我們利用VIGS技術，針對已報道的番茄體內編碼GST酶的7個基因GST1、GST2、GST3、GST4、GST5、GST6、GST7分別進行沉默，研究發(fā)現各目標基因的沉默均顯著地抑制了植株中其基因的轉錄水平，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，對番茄