UV-B脅迫下番茄葉綠體單脫氫抗壞血酸還原酶基因的功能分析.pdf

1、UV-B輻射是限制作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境脅迫因素之一。UV-B輻射誘導(dǎo)植物體內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生和積累，ROS會(huì)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的生物大分子包括DNA和RNA造成損傷，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制。植物的葉綠體是產(chǎn)生ROS的主要部位，而有效清除葉綠體的活性氧，對(duì)于保護(hù)光合器官和維持光合能力是必不可少的?？箟难?ascorbate，AsA)是葉綠體活性氧清除系統(tǒng)的重要組分，葉綠體單脫氫抗壞血酸還原酶(

2、chloroplastic monodehyedroascorbate reductase，chlMDAR)是葉綠體AsA再生的關(guān)鍵酶，它還原單脫氫抗壞血酸再生AsA，維持葉綠體sA水平。本實(shí)驗(yàn)室前期研究表明，過(guò)表達(dá)LeMDAR可以提高甲基紫精脅迫下番茄的氧化抗性，同時(shí)鹽漬、干旱、低溫、高溫可以誘導(dǎo)該基因的表達(dá)。本實(shí)驗(yàn)研究了MDAR基因與UV-B脅迫的關(guān)系。
　　本研究中，我們以野生型和過(guò)表達(dá)番茄葉綠體單脫氫抗壞血酸還原酶基因（L

3、e MDAR）株系為試驗(yàn)材料，研究UV-B處理下光合速率、AsA含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、活性氧積累量、膜脂過(guò)氧化程度以及D1蛋白含量等，研究了LeMDAR在UV-B脅迫下的抗氧化能力和光保護(hù)作用。主要結(jié)果如下:
　　(1)選取轉(zhuǎn)正義LeMDAR基因的株系，對(duì)含卡那抗性的轉(zhuǎn)基因番茄植株進(jìn)行PCR及qRT-PCR的檢測(cè)，確定所選植株為轉(zhuǎn)正義株系，并且有較高表達(dá)水平。與野生型植株相比，過(guò)表達(dá)LeMDAR的番茄葉片MDAR在mRNA水平上明

4、顯高于野生型。
　　(2)測(cè)定了紫外脅迫前后轉(zhuǎn)基因及野生型番茄植株的總AsA、還原性AsA含量及MDAR酶活。發(fā)現(xiàn)在自然光下，過(guò)表達(dá)株系MDAR活性，AsA水平高于野生型株系。紫外脅迫后，過(guò)表達(dá)株系仍能保持較高的MDAR活性和AsA水平。紫外脅迫會(huì)加快AsA的猝滅，相對(duì)于野生型，轉(zhuǎn)基因株系依賴MDAR活性升高，加快了AsA的回補(bǔ);H2O2，O2·-含量的測(cè)定結(jié)果顯示，過(guò)表達(dá)株系中H2O2和O2·-含量比野生型低，表明轉(zhuǎn)基因株系具有

5、較強(qiáng)的抗脅迫能力。
　　(3)對(duì)Pn，F(xiàn)v/Fm，ΦPSⅡ，D1蛋白等光合熒光參數(shù)的變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，脅迫處理后，相對(duì)于野生型，轉(zhuǎn)基因植株具有更高的光合能力。Western雜交實(shí)驗(yàn)表明，紫外脅迫后，過(guò)表達(dá)株系的D1降解速率比野生型低。Fv/Fm和ΦPSⅡ等熒光參數(shù)下降顯著，過(guò)表達(dá)株系降低較為緩和。Pn下降明顯，但過(guò)表達(dá)株系降低程度要低于野生型。
　　上述結(jié)果表明，過(guò)表達(dá)LeMDAR降低植株對(duì)UV-B輻射的敏感度。通過(guò)