水稻MPT的鑒定及PTP相關(guān)基因的系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、線粒體滲透性轉(zhuǎn)換孔(PTP)是一類定位在線粒體內(nèi)外膜接觸位點，由內(nèi)膜和外膜跨膜蛋白共同形成的高電導(dǎo)超分子復(fù)合物通道。基質(zhì)中的親環(huán)蛋白D(CyP-D)、內(nèi)膜上的腺苷酸轉(zhuǎn)運蛋白(ANT)和外膜上的電壓依賴性陰離子通道(VDAC)這三類蛋白質(zhì)組成了這個孔復(fù)合體的核心。PTP開啟時，分子量小于約1.5 Kda的游離物質(zhì)都可以通過內(nèi)膜，線粒體發(fā)生膨脹，隨后內(nèi)膜膜電勢(Δψm)消失，氧化磷酸化與電子流解偶聯(lián)，線粒體內(nèi)的各種離子和代謝物質(zhì)(例如細胞色

2、素C，Cyt C)釋放出來，這個過程被稱作線粒體滲透性轉(zhuǎn)換(MPT)。 MPT是一個復(fù)雜的過程，受到多種誘導(dǎo)因子、調(diào)節(jié)因子和抑制因子的調(diào)控。PTP的關(guān)鍵組分均由基因家族編碼，各個成員基因的表達又存在時空差異，從而決定了MPT現(xiàn)象的復(fù)雜性和多變性。MPT由于釋放了Cyt C，參與了細胞死亡的調(diào)控而備受關(guān)注。本文以水稻同核異質(zhì)系為材料，探討了其MPT發(fā)生特征的差異及其與水稻生長發(fā)育某些過程(如水稻細胞質(zhì)雄性不育發(fā)生)線粒體功能改變的

3、關(guān)系。主要研究結(jié)果如下： 1．建立了用“胍修飾Co(Ⅱ)-Cyt C絡(luò)合物吸附波”定量測定水稻線粒體釋放的Cyt C的新方法。該方法具有靈敏度高、操作簡便、共存物質(zhì)影響小等優(yōu)點，可用于0.005～1.500 mg L-1(相關(guān)系數(shù)為0.999)范圍內(nèi)的Cyt C的定量測定，常見的氨基酸、糖類、有機酸和金屬離子在一定的濃度范圍內(nèi)對Cyt C測定干擾小。 2．采用90°光散射法檢測了MPT調(diào)節(jié)因子Ca2+、Pi、CsA、DT

4、E等對水稻線粒體膨脹的影響，采用熒光光度法檢測了FCCP、CaCl2對線粒體膜電位(Δψm)的影響。對各種調(diào)節(jié)劑處理下的線粒體的收縮斜率、平臺期以及膨脹斜率的差異顯著性進行了分析，并比較了水稻紅蓮型不育系粵泰A(YTA)、保持系粵泰B(YTB)、雜種F1代紅蓮二號(HL2)以及恢復(fù)系9311之間MPT現(xiàn)象的差異。結(jié)果表明，Ca2+誘導(dǎo)了水稻MPT的發(fā)生，包括線粒體的膨脹、Δψm的崩潰和Cyt C的釋放；哺乳動物MPT特征抑制因子CsA不

5、能抑制水稻MPT。對Δψm的檢測發(fā)現(xiàn)，CaCl2作用與解偶聯(lián)劑FCCP相似，能夠急速降低Δψm。對水稻紅蓮型雜交組合及其親本的4個品系的MPT差異顯著性分析，發(fā)現(xiàn)不同品系間的線粒體收縮斜率和膨脹斜率的差異顯著，不育系YTA線粒體對Ca2+誘導(dǎo)的收縮和膨脹幅度顯著高于保持系YTB的，這說明不育系YTA線粒體在Ca2+誘導(dǎo)下維持正常體積的能力比保持系YTB的差；雜種F1代HL2，線粒體在相同的誘導(dǎo)條件下表現(xiàn)為較平緩的收縮、膨脹速度以及較長的

6、平臺期；而不育系YTA與恢復(fù)系9311較之HL2則具有相對較大的收縮和膨脹速率以及較短的平臺期。暗示水稻CMS不育系線粒體功能異?？赡芘c其PTP功能異常有關(guān)。 3．比較研究了水稻同核異質(zhì)系YTA和YTB離體線粒體K+ATP通道對其誘導(dǎo)調(diào)節(jié)劑KCl、ATP、ADP和GTP等的響應(yīng)特性。結(jié)果表明，K+ATP通道誘導(dǎo)劑KCl，能明顯誘導(dǎo)YTA和YTB線粒體膨脹，但YTA的膨脹程度較YTB的明顯；K+ATP通道的內(nèi)源性抑制劑ATP對YT

7、A和YTB線粒體膨脹起明顯的抑制作用；K+ATP通道的內(nèi)源性激動劑ADP和GTP引起的不育系YTA離體線粒體短暫收縮及之后的再膨脹程度均較YTB的明顯；此外，比較了YTA和YTB離體線粒體在KCl和解偶聯(lián)劑FCCP處理引起的Δψm的下降過程，發(fā)現(xiàn)前者的Δψm較后者過早崩解。對水稻HL-CMS不育系YTA和可育的保持系YTB線粒體K+ATP通道特性的比較研究暗示，線粒體K+ATP通道可能也介導(dǎo)了HL-CMS水稻的敗育過程。 4．應(yīng)