H2S對(duì)干旱脅迫下小麥D1蛋白周轉(zhuǎn)的影響及相關(guān)基因的克隆.pdf

1、干旱是影響作物產(chǎn)量的主要非生物脅迫之一。近年來的研究認(rèn)為硫化氫（H2S）能夠提高植物對(duì)干旱的耐受性。為了探索H2S對(duì)小麥抗旱性的效應(yīng)與機(jī)理，本文以洛旱6號(hào)（耐旱品種）和中國春（干旱敏感型品種）小麥為材料，研究了外源H2S對(duì)干旱脅迫下小麥葉綠體PSⅡ光化學(xué)活性及D1蛋白周轉(zhuǎn)的影響，對(duì)H2S合成關(guān)鍵酶基因TaLCD和TaDCD及D1蛋白降解基因TaDeg1、TaDeg2、TaDeg5、TaDeg7、TaDeg8、TaFtsH1/5、TaFt

2、sH2/8和TaPBCP進(jìn)行克隆測序，并通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將TaLCD和TaDCD進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，獲得了擬南芥轉(zhuǎn)基因植株。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　1、H2S緩解了干旱脅迫對(duì)小麥幼苗造成的傷害。使用硫氫化鈉（NaHS）(一種H2S供體)處理后，與干旱脅迫處理組相比，小麥幼苗長勢較好，小麥葉片相對(duì)水分含量（RWC）明顯增加，硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS）和過氧化氫（H2O2）含量顯著降低，過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的

3、活性顯著提高。說明H2S增強(qiáng)了小麥的抗氧化系統(tǒng)，增強(qiáng)了其清除活性氧的能力，緩解了干旱對(duì)小麥的氧化脅迫。
　　2、H2S緩解了干旱脅迫對(duì)小麥葉片光合作用的抑制。在施加NaHS后，在相同的干旱脅迫下，小麥幼苗的最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、電子傳遞速率（ETR）和光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）均較未施用NaHS的植株顯著提高，而非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）明顯降低，各項(xiàng)熒光參數(shù)指標(biāo)均恢復(fù)到接近對(duì)照組水平，說明外源硫化氫

4、能夠減輕干旱脅迫對(duì)植物PSII的損傷，維持PSII的光化學(xué)效率，保證光合作用的進(jìn)行。
　　3、H2S促進(jìn)了D1蛋白的快速周轉(zhuǎn)，保護(hù)了PSⅡ的修復(fù)循環(huán)。D1蛋白是PSⅡ反應(yīng)中心最易受損的蛋白。干旱脅迫下，在用NaHS處理以后，與不用NaHS處理相比，D1蛋白含量和磷酸化的D1蛋白含量均顯著降低，但轉(zhuǎn)錄水平上PsbA基因（D1蛋白合成基因）的表達(dá)量明顯提高，可能是因?yàn)镾TN8（D1蛋白磷酸化基因）和D1蛋白降解相關(guān)基因（Deg1、De

5、g5、Deg8、FtsH2/8和FtsH1/5）表達(dá)顯著提高造成的結(jié)果。說明H2S通過促進(jìn)D1蛋白的快速周轉(zhuǎn)緩解了干旱脅迫對(duì)PSII的損傷，而不僅僅是提高D1蛋白的含量。
　　4、克隆了H2S合成及D1蛋白周轉(zhuǎn)相關(guān)的基因，為了解H2S作用的分子機(jī)理提供基礎(chǔ)。運(yùn)用電子克隆技術(shù)得到了TaLCD、TaDCD及D1蛋白降解基因TaDeg1、TaDeg2、TaDeg5、TaDeg7、TaDeg8、TaFtsH1/5、TaFtsH2/8和Ta

6、PBCP的全長或部分序列，然后根據(jù)擬南芥和二穗短柄草中的同源基因設(shè)計(jì)同源引物，以小麥（中國春）cDNA為模板對(duì)這些基因進(jìn)行了克隆，最終得到TaLCD（1398bp），TaDCD（1263bp），TaDeg1（1284bp），TaDeg2(1803bp)，TaDeg5(936bp)，TaDeg7(3276bp)，TaDeg8(1338bp)，TaFtsH1/5（2063bp），TaFtsH2/8(2022bp)和TaPBCP(969bp)

7、的CDS區(qū)序列。將這些基因分別與擬南芥（Arabidopsis thaliana）和二穗短柄草（Brachypodium distachyon）做同源性對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與二穗短柄草的同源性更高。
　　5、分別構(gòu)建了TaLCD和TaDCD的過表達(dá)載體，以擬南芥為受體材料，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對(duì)其進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，并對(duì)遺傳轉(zhuǎn)化獲得的轉(zhuǎn)基因擬南芥進(jìn)行了初步鑒定，得到了TaLCD和TaDCD轉(zhuǎn)基因擬南芥的陽性植株，為進(jìn)一步研究TaLCD和TaDCD的功