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类萌发素蛋白(Germin-like proteins,GLPs)是一类与小麦萌发素(Germin)序列相似性较高的、位于胞外基质的可溶性糖蛋白,在植物的生长发育阶段以及生物和非生物的胁迫应答下起着重要的作用。本文应用分子生物学、生物化学、植物生理学及遗传学的方法研究了拟南芥类萌发素突变体glp5及AtGLP5超表达转基因植株(编号OX2)对甲基紫精(MV)氧化胁迫的响应。主要研究结果如下:
1.用MV处理突变体和野生型种子,萌发的幼苗中子叶呈绿色的植株比率下降,主根的生长受抑制,且突变体均比野生型明显,但萌发率均没受到明显影响。在含1.0μMMV的MS平板上,glp5突变体种子萌发子叶绿色株所占的比率只有野生型的1/6。当MV浓度为0.3μM时,野生型的根长约为0.81cm,而突变体根长仅约为0.43cm。说明突变体比野生型对MV胁迫更敏感。对突变体的鉴定结果显示AtGLP5基因的表达下调,但并没有功能全失。
2.与野生型相比,超表达转基因植株OX2对MV有抗性。当MV浓度为0.3μM时,野生型的根长约为0.81cm,OX2约为1.12cm。用MV处理3周大的野生型拟南芥及OX2,发现叶绿素荧光参数Fv/Fm和NPQ也存在明显的差别,OX2光合机构更稳定。对OX2鉴定结果显示AtGLP5基因的表达显著上调。
3.50μM的MV处理野生型、突变体及OX2后,半定量RT-PCR分析显示FSD1的表达差异最大,其次是CSD1和CAT1,UGT71C1差异不明显;MV胁迫诱导AtGLP5、FSD1及CAT1基因的表达;且AtGLP5基因的过表达增加了FSD1和CSD1的表达。这些说明了AtGLP5参入调控氧化胁迫。
4.AtGLP5启动子-gus融合载体的转基因植株显示AtGLP5仅在维管束中表达。
总之glp5对MV胁迫较野生型敏感,而AtGLP5超表达植株对MV有抗性,AtGLP5基因的表达受MV胁迫诱导,且该基因的过表达使超氧化物歧化酶基因的表达上调。因此,AtGLP5在植物抗氧化胁迫的过程中起重要作用。