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盐碱、干旱、极端温度等非生物胁迫是严重影响植物生长和发育造成农作物减产的主要因素。所有这些胁迫都会引发细胞内ROS的大量积累从而给植物带来次级氧化胁迫。碱蓬是一种叶肉质化的真盐生植物,具有高度的耐逆能力和改良土质的能力,是我国最重要的盐生植物之一。本论文利用酵母体系从碱蓬cDNA文库中分离到多个耐盐相关基因,并对其中2个基因(SsTypA1和SsOEP8)进行了较为深入的研究。
SsTypA1编码一个翻译相关的GTP水解酶。序列分析结果表明该基因在进化上比较保守,其编码的蛋白质包含一个叶绿体定位信号和TypA/BipA结构域。SsTypA1基因的表达受到多种非生物胁迫的诱导,其中氧化胁迫的诱导最迅速也最明显。原位杂交实验表明,SsTypA1在碱蓬茎和叶的表皮层中特异表达而这些表皮细胞中ROS高度富集。SsTypA1蛋白定位于叶绿体中,能够与叶绿体70S核糖体相结合,并且其GTP水解酶活性受70S诱导。过量表达SsTypA1可以显著提高烟草BY-2细胞的耐盐能力和烟草植株的抗氧化能力,并且在胁迫条件下明显降低转基因烟草叶片中H2O2的含量。转基因植株的NAD(P)H脱氢酶(NDH)复合物的酶活性以及蛋白含量比野生型有了较大的提高。这些结果表明SsTypA1可能通过调控包括NDH在内的叶绿体基因在翻译水平的表达,从而在植物抗氧化过程中发挥重要作用。
SsOEP8编码一个叶绿体外被膜蛋白(OEP)。转录水平上的分析表明,SsOEP8的表达受MV和H2O2诱导,而不受NaCl、LiCI、甘露醇的诱导。把SsOEP8-GFP转入拟南芥中稳定表达并用荧光显微镜观察发现,融合蛋白定位于叶片细胞的叶绿体被膜上。过量表达SsOEP8可以显著提高烟草BY-2细胞的耐盐和抗氧化能力,并且使细胞中的微丝骨架的排列方式由网络状改变为横向排列。SsOEP8对细胞骨架排列方式的影响及其导致转基因BY-2细胞耐逆性增强的分子机制,还有待进一步的深入研究。