论文部分内容阅读
次生盐渍化是我国设施土壤存在的问题之一,严重影响蔬菜的生长和品质,并与农业的可持续发展息息相关。其中,NO3-是设施土壤中含量最多的阴离子。NO是植物生长发育和逆境胁迫响应中重要的信号分子。研究表明,S-亚硝基化是NO发挥生物活性的主要机制之一。硫氧还蛋白(Trx)系统(包括Trx,Trx还原酶(NTR))是植物体内主要的去亚硝基化系统,参与胁迫下生物体内NO介导的蛋白亚硝基化、去亚硝基化的氧化还原调节。本论文主要对番茄硫氧还蛋白基因(SlTrxh)参与NO缓解硝酸盐机理进行研究,取得结果如下:1.研究了外源施加SNP(NO供体)硝酸盐处理下对番茄幼苗的表型、抗氧化系统和SlTrx表达的影响。与对照相比,硝酸盐处理一周后,番茄幼苗根系不发达、植株矮小、生物量下降。100μM SNP溶液时番茄的生长状态较好,与对照幼苗长势最接近。150 mM硝酸盐胁迫下,番茄根系的ROS、MDA和NO含量均显著上升,抗氧化物酶(SOD、POD、CAT)活性显著升高。外源施加100μM SNP,与硝酸盐胁迫相比,ROS、MDA和NO含量下降,CAT和POD活性显著增加。与正常处理相比,硝酸盐胁迫下的番茄硫氧还蛋白系统的关键基因SlTrxh、番茄Trx还原酶B(SlNTRB)、以及番茄硫氧还蛋白过氧化物酶(SlTpx)的基因表达量升高。外源施加SNP后,与硝酸盐胁迫相比,SlTrxh、SlTpx的表达量显著增加。硝酸盐胁迫后番茄中S-亚硝基化蛋白增加,S-亚硝基化的SlTrxh和SlNTRB的蛋白表达量也增加,硝酸盐溶液中施加SNP后S-亚硝基化的SlTrxh蛋白表达量进一步增加。以上结果说明硫氧还蛋白(Trx)系统参与NO缓解硝酸盐胁迫的过程。2.通过原核表达、纯化番茄SlTrxh、SlNTRB和SlTpx蛋白,分析Trx系统的去亚硝基化活性。通过GPS-SNO 1.0预测番茄Trxh序列中位于54位的Cys是可能的S-亚硝基化的关键位点,将该Cys位点突变为Ser,并进一步获得SlTrxC54S突变体蛋白,发现其胰岛素还原活性降低。通过NO供体(GSNO)使BSA发生S-亚硝基化后,生物素转化实验表明,完整的硫氧还蛋白系统可以使其去亚硝基化,而SlTrxC54S不具有去硝基化酶活性。3.获得SlTrxh、SlTpx和SlNTRB过表达转基因烟草,对SlTrxh进行了抗性功能分析。硝酸盐胁迫后的过表达SlTrxh烟草的发芽率、根长高于WT,H2O2和O2-含量低于WT。对幼苗进行硝酸盐处理后发现SlTrxh的过表达转基因烟草长势更好,ASA/DHA和GSH/GSSG比值和NTR活性高于WT,而MDA、H2O2含量低于WT,表明SlTrxh过表达转基因烟草的硝酸盐胁迫抗性增加。此外,甲基紫精(MV)处理过表达SlTrxh的烟草,发现其对氧化胁迫的耐受性增强。4.通过酵母双杂交实验、Pull-down实验和免疫共沉淀,证明了番茄的Trxh与S-亚硝基谷胱甘肽还原酶(GSNOR)存在蛋白相互作用。从生理生化和分子水平上,揭示了SlTrxh参与番茄应答硝酸盐胁迫的作用机制,有助于丰富我们对蔬菜应答次生盐渍化的机制的认识。