论文部分内容阅读
绿藻是地球上分布广泛的古老真核光合生物，其光合作用在全球二氧化碳固定中起重要作用。由于这类生物起源于14-15亿年前，至今依然繁多，在水域及陆地各种逆境环境中均有存在，它们在漫长的进化过程中如何应对灾难性环境、针对随时可能遭遇的不同胁迫环境因子形成了怎样的分子适应机制，是藻类生物学一直关注但仍未解决的重要科学问题之一。由于绿藻光合器的结构与功能与高等植物的相似性很高，搞清楚它们适应不同胁迫环境因子的作用机制，对从进化的角度理解光合生物与环境的相互作用、通过同源性发现作物抗逆育种新靶标，有重要的理论和实践意义。氧化胁迫是有氧代谢生物普遍遭遇的逆境之一。植物在进行光合作用和呼吸作用时，不可避免的会产生活性氧(ROS)，对细胞内蛋白质、核酸和脂类等生物大分子造成氧化损伤。为了减轻这类损伤，细胞内进化出包括蛋氨酸亚砜还原酶在内的酶促和非酶促系统。以往人们对蛋氨酸亚砜还原酶的了解多来自异养生物系统，而对它们在光合生物特别是藻类中的生理功能认识有限。 本文以单细胞模式绿藻—莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）为材料，采用分子生物学、生物化学及分子遗传学方法，对基因组编码的B型蛋氨酸亚砜还原酶(MSRBs)的功能进行系统研究，获得如下主要结果：⑴对体外重组蛋白的酶活性检测发现，基因组编码的4个成员均具催化R-蛋氨酸亚砜还原活性，表明基因组注释的有效性；⑵4种重组蛋白酶在相同反应体系中活性有所差异，由高到低的顺序为MSRB2.1＞MSRB2.2＞MSRB1.1＞MSRB1.2；⑶亚细胞定位分析表明，除MSRB2.1外其他3个均存在于叶绿体中；⑷基因表达分析发现，MSRB2.2在高光胁迫条件下蛋白积累最为明显。在过氧化氢处和缺硫胁迫条件下，MSRB1.1转录本和蛋白水平增加明显；⑸过表达(overexpression)藻株与野生型比较研究结果表明，MSRB2.2过表达明显降低衣藻细胞对高光胁迫的敏感性，而MSRB1.1过表达明显增强衣藻细胞对氧化胁迫的抗性;人工干扰(amiRNA)藻株与野生型表型比较结果表明，MSRB2.2下调表达明显增加衣藻细胞对高光胁迫的敏感性，MSRB1.1下调表达明显降低衣藻细胞对氧化胁迫的抗性。这些研究结果为进一步研究MSRBs在胁迫信号感应与适应分子机制奠定了重要基础。