陸地棉谷胱甘肽過氧化物酶家族序列和功能初步分析.pdf

1、谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase，GPX)是清除活性氧的一類主要酶。許多關于GPX的研究發(fā)現(xiàn)，GPX家族在植物應答和防御生物和非生物脅迫中都發(fā)揮著重要作用。本論文主要以陸地棉為研究對象，通過生物信息學分析、組織表達分析、亞細胞定位研究和GPX的活檢測等手段，對陸地棉GPX家族的基因序列進行歸納、分析和初步的功能檢測。
　　我們根據(jù)擬南芥GPX家族氨基酸序列，利用BLASTp分析工具，在中棉所數(shù)據(jù)庫中

2、發(fā)現(xiàn)陸地棉的12個GhGPX基因，分別命名GhGPX1-GhGPX12，它們分別位于A基因組和D基因組。生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，GhGPX家族的12個基因的氨基酸序列，具有典型的GPX結構中的三個保守結構域和三個半胱氨酸位點；除了GhGPX5和GhGPX11的蛋白質分別為562個和245個氨基酸，其他GhGPX基因的氨基酸序列長度在156-171之間。分子量也都在18-19KD之間。對GhGPX蛋白質序列進行亞細胞定位預測分析，結果表明 G

3、hGPX1可能位于葉綠體，GhGPX5可能位于線粒體或者是葉綠體，其余的10個GhGPX可能位于胞質。從水稻、楊樹、擬南芥和陸地棉的進化樹比較分析中發(fā)現(xiàn)，陸地棉中的GPX與其余的幾個物種GPX間同源性較低。
　　定量PCR分析發(fā)現(xiàn)，GhGPX1、GhGPX4、GhGPX6、GhGPX7、GhGPX8和GhGPX12在棉花的根、莖、真葉和子葉中都有表達，其中GhGPX1在真葉中表達量最高。對不同的非生物脅迫下棉花幼苗的GPX基因表達

4、分析發(fā)現(xiàn)，35℃高溫能誘導葉片中的GhGPX7表達，35℃高溫處理陸地棉24 h時后，根中 GhGPX1、GhGPX6、GhGPX7、GhGPX8和GhGPX12表達量都有明顯的提升；根中的GhGPX6和葉中的GhGPX12受NaCl誘導表達，其表達量約為原來的三倍；當用FeSO4處理時，葉片中的GhGPX1、GhGPX6、GhGPX7、GhGPX8和GhGPX12都呈現(xiàn)表達量先上調后下降的表達模式；當用ABA處理時，葉中GhGPX12

5、的表達量上調四倍左右；當用MeJA涂抹棉花的幼葉3 h后，GhGPX4基因的表達量上調了二十倍左右；在用SA涂抹棉花的葉片時，GhGPX1和GhGPX4的表達量均有所上調。利用擬南芥葉肉細胞原生質體轉化系統(tǒng)表達GhGPX蛋白，通過激光共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)， GhGPX1-GFP融合蛋白定位于葉綠體， GhGPX2-GFP，GhGPX4-GFP，GhGPX6-GFP，GhGPX7-GFP和 GhGPX9-GFP定位于細胞質。利用酵母 GP

6、X3功能缺失突變體，將 GhGPX基因轉到 GPX3酵母突變體中，分析發(fā)現(xiàn)轉入GhGPX2、GhGPX4、GhGPX6和 GhGPX7能增強酵母 GPX3突變體抗氧化性，表明GhGPX2、GhGPX4、GhGPX6和GhGPX7具有清除活性氧的功能。
　　綜上所述，本研究鑒定了陸地棉中的GPX家族的12個基因，這些基因在棉花的不同組織中表達量不同，可能定位于細胞質和葉綠體中；GhGPX廣泛應答于各種非生物脅迫，具有清除活性氧的功能