【摘 要】
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目前,随着全球气候变暖,干旱使植物生长发育和作物产量严重受限。在干旱胁迫下,植物体内活性氧（Reactive oxygen species,ROS）大量积累,给植物带来严重的氧化损伤。谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidases,GPXs）是植物体内清除ROS的重要酶类之一,参与调控植物氧化应激反应。目前植物GPX的研究多集中于模式物种,在木本植物尤其是桑树（Morus al
【基金项目】
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陕西省自然科学研究计划青年项目（2015JQ3071）； 基本科研业务费专项资金科技创新一般项目（2452016035）；
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目前,随着全球气候变暖,干旱使植物生长发育和作物产量严重受限。在干旱胁迫下,植物体内活性氧（Reactive oxygen species,ROS）大量积累,给植物带来严重的氧化损伤。谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidases,GPXs）是植物体内清除ROS的重要酶类之一,参与调控植物氧化应激反应。目前植物GPX的研究多集中于模式物种,在木本植物尤其是桑树（Morus alba L.）中鲜有报道。本研究以桑树‘红果2号’为材料,利用RT-PCR方法克隆了桑树MaGPX家族6个成员,并对其进行了生物信息学分析、组织表达模式分析、干旱胁迫应答分析以及亚细胞定位分析,在拟南芥中超表达MaGPX基因,初步探究了桑树MaGPX基因在干旱胁迫应答中的功能,主要研究结果如下:1、生物信息学分析表明,桑树MaGPX家族基因与拟南芥AtGPX家族基因具有较高的相似性;桑树MaGPX蛋白具有植物GPX的典型结构域和Cys残基,桑树MaGPX蛋白与杨树PpGPX5的空间结构相似,证实所克隆到的序列属于GPX基因家族。蛋白理化性质分析表明各成员均为亲水性蛋白且除MaGPX4以外都是稳定蛋白。2、qRT-PCR结果表明,MaGPX1、MaGPX2、MaGPX3和MaGPX5在根和果实中高表达,MaGPX4在叶和根中高表达,MaGPX6在果实中特异性高表达;MaGPX各成员的表达受干旱胁迫诱导,各成员对干旱胁迫的响应随着处理时间和胁迫程度的变化而有所不同,表明MaGPX各成员在应答干旱胁迫过程中分工不同。3、亚细胞定位结果表明,MaGPX1、MaGPX2、MaGPX3和MaGPX6可能定位在细胞膜、细胞质和细胞核,MaGPX4定位在叶绿体,MaGPX5可能定位在细胞膜,暗示桑树MaGPX各成员具有功能的分化。4、构建p35S::MaGPXs（pCAMIBA1301骨架）超表达载体,获得阳性转基因拟南芥。在干旱胁迫下,超表达植株OE3和OE5的生长状态明显优于野生型WT;APX、GR及其他抗氧化酶活显著高于WT,O2-和H2O2积累量低于WT;叶片相对含水量显著高于WT,离体叶片失水率显著低于WT,说明超表达MaGPX3和MaGPX5增强了拟南芥的干旱耐受性,使其抗氧化能力得到较大提高。通过以上研究结果,初步揭示了桑树MaGPX在干旱应答中的功能,同时也为桑树抗旱性研究提供了理论支持。
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