CaHSP26對(duì)植物抗逆性的影響.pdf

1、當(dāng)生物體受到高、低溫等逆境刺激后產(chǎn)生一系列的應(yīng)急蛋白—熱激蛋白(Heat Shock Proteins,HSP),以減輕逆境脅迫引起的傷害。小分子量熱激蛋白(small Heat Shock Proteins,sHSP)是一類分子量在17～30kD之間,主要定位于植物的細(xì)胞質(zhì)、葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的熱激蛋白。由于植物遇到脅迫傷害時(shí),體內(nèi)活性氧代謝的平衡機(jī)制遭破壞而促進(jìn)了活性氧的積累,因此闡明植物體內(nèi)小分量熱激蛋白與活性氧代謝及清除機(jī)制

2、之間的關(guān)系是目前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)分離甜椒葉綠體小分子量熱激蛋白(CaHSP26),分析其在短時(shí)間低溫弱光脅迫下CaHSP26對(duì)轉(zhuǎn)基因煙草及甜椒光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)光能利用的影響。主要結(jié)果如下:
　　1.逆境脅迫對(duì)甜椒的自身保護(hù)機(jī)制的影響低溫弱光處理引起野生型甜椒中PSⅡ光合能力的下降,由于甜椒體內(nèi)依然存在過(guò)剩光能的熱耗散機(jī)制,因此低溫對(duì)光合色素含量的影響變化不大。實(shí)驗(yàn)證實(shí)膜系統(tǒng)損傷是引起光合能力下降的主要原因。同時(shí)膜脂分析表

3、明,16:1(3t)含量上升了12.9％,18:1含量下降表明不飽和化酶催化能力減弱,甜椒的膜脂相變能力差,抗冷性較弱;短時(shí)氧化脅迫下,膜脂不飽和度提高,可以緩解光抑制。
　　2.低溫脅迫條件下轉(zhuǎn)CaHSP26基因植株的抗性分析構(gòu)建pBI-CaHSP26正反義真核表達(dá)載體,通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)入煙草和甜椒。分析低溫脅迫下CaHSP26對(duì)光系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制。T1代轉(zhuǎn)CaHSP26基因煙草T(+)的光合指標(biāo)證實(shí):⑴在4℃時(shí),轉(zhuǎn)基因植株的光

4、合速率、熒光參數(shù)及PSⅡ參數(shù)均明顯的高于對(duì)照,隨處理溫度的升高這種差異也逐漸消失,表明CaHSP26參與保護(hù)PSⅡ系統(tǒng)以提高植物的低溫抗性。⑵光-光合曲線的測(cè)定表明,低溫弱光(PFD<400μmol m-2 s-1)時(shí),非氣孔因素是導(dǎo)致碳同化力下降而引起光抑制發(fā)生的重要因素。低溫強(qiáng)光(PFD>400μmol m-2 s-1)下T(+)通過(guò)增大氣孔導(dǎo)度,減小PSⅡ的開(kāi)放程度來(lái)降低光抑制,從而保持很高的光和能力。⑶CO2-光合曲線的測(cè)定表明

5、,在高濃度CO2處理時(shí)光抑制仍發(fā)生,非氣孔因素是導(dǎo)致碳同化力下降而引起光抑制發(fā)生的重要因素。⑷P700的活性表明,過(guò)量表達(dá)CaHSP26顯著提高T(+)植物P700的氧化還原活性。⑸T(+)與CK相比不飽和脂肪酸含量的迅速升高,表明?；负筒伙柡突傅幕钚蕴岣摺Ｍ瑫r(shí)在4℃條件下轉(zhuǎn)基因植株中活性氧清除酶APX、SOD、POD、CAT的活性顯著高于CK。CaHSP26過(guò)量表達(dá)可能保護(hù)這些酶活性,直接或間接參與了活性氧自由基的清除來(lái)減輕膜

6、脂傷害,來(lái)保護(hù)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　3.CaHSP26對(duì)原核生物菌株存活率及抗氧化能力的影響構(gòu)建CaHSP26的原核表達(dá)載體pET30-CaHSP26,不同處理下分析轉(zhuǎn)CaHSP26的大腸桿菌菌株P(guān)750的存活率及抗氧化能力。實(shí)驗(yàn)證實(shí):與轉(zhuǎn)空載體pET30a(+)的菌株P(guān)30相比,CaHSP26的過(guò)量表達(dá)可以提高轉(zhuǎn)基因菌株P(guān)750高溫和過(guò)氧化氫脅迫下的存活率,降低了MDA的產(chǎn)生,同時(shí)可有效的增強(qiáng)大腸桿菌的在脅迫條件下的抗氧化能力。SD

7、S-PAGE結(jié)果表明P750細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)的熱激蛋白對(duì)細(xì)胞中其它蛋白有保護(hù)作用,初步證實(shí)CaHSP26參與蛋白質(zhì)的保護(hù),避免ROS對(duì)其造成傷害,增加了細(xì)菌細(xì)胞的活力。根據(jù)原核中CaHSP26過(guò)量表達(dá)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)sHSP的大量積累提供氧化脅迫條件下暫時(shí)的保護(hù)機(jī)制。
　　4.甜椒轉(zhuǎn)化體系的構(gòu)建以甜椒子葉和下胚軸為外植體,對(duì)影響基因轉(zhuǎn)化的若干因素進(jìn)行了探討,初步建立了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的體系。并參照A. Manoj Kumar等(2009)的