一株拟南芥敏感突变体的筛选及表型分析

来源 :山西大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xue19830821
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重金属镉(Cd)毒性高,难降解,是对生物体有较强遗传毒性的物质。近年来,有关植物对重金属Cd胁迫响应的基因已有很多报道,这些基因主要有ZIP家族,HMA家族等。通过对这些基因的研究了解了一些植物应答重金属Cd胁迫过程中的自我保护机制,例如HMA家族基因对区室化的作用等。但是,植物应对Cd胁迫是一个复杂的过程,这其中涉及的应答机制相关研究尚不深入。我们通过优化拟南芥Cd敏感突变体筛选条件,从化学诱导激活型拟南芥T-DNA插入突变体库中筛选出一些具有Cd胁迫敏感表型的株系;将其中表型最明显的植株为命名为atcsr-2,作为本研究的材料。通过Tail-PCR鉴定表明该突变体的T-DNA插入位点为At2g36130(相应地称作AtCSR).该基因能够编码一种肽酰-脯氨酰顺反式异构酶(Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomerase),此酶能够降低蛋白质折叠过程中所需的能量,有助于蛋白质正确折叠。为了探究CSR基因位点突变在生理水平上对拟南芥应答Cd胁迫的影响,我们对根长、Cd含量累积量、叶绿素含量、MDA、H202、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等植物胁迫损伤重要指标进行了检测。通过对比Col-0和atcsr-2在Cd胁迫处理条件下这些指标的差异,发现atcsr-2突变体体内积累了大量的Cd2+、MDA、H2O2,受到了更加严重的自由基损伤。在确定atcsr-2突变体受到的氧化胁迫较野生型更为明显后,为进一步了解其相关的抗氧化机制,我们对比了两者在Cd胁迫条件下抗氧化酶活性和相关基因表达量变化以及Cd转运蛋白编码基因的表达情况。结果表明atcsr-2突变体中CAT、SOD、POD、APX等抗氧化酶活性均低野生型植株,其编码基因表达水平变化与酶活性变化趋势一致。而Cd的内转运蛋白编码基因IRT1表达量增高,Cd离子区室化转运蛋白MRP3的表达量降低,这导致细胞质中Cd离子累积,毒害增强。另外,我们将CSR构建到原核表达载体在大肠杆菌中进行诱导表达,观察大肠杆菌在Cd胁迫条件下的耐受性变化,并且测定了SOD、CAT酶活性。结果表明诱导表达AtCSR的细菌对Cd的耐受性明显增强,抗氧化酶活性相应升高。本研究分别从表型水平、生理生化水平、分子水平等多个方面分析了atcsr-2突变体Cd敏感表型的原因,为进一步了解AtCSR响应重金属Cd胁迫的机制奠定基础。
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