轉(zhuǎn)SAC基因水稻的耐鹽性分析.pdf

1、地球上60％以上的人以水稻（Oryza sativa L.）為主要的糧食作物，但是鹽脅迫卻是導(dǎo)致水稻產(chǎn)量大幅降低的一種全球性威脅。水稻在其苗期階段對鹽較為敏感，高濃度鹽(300mM-500mM NaCl)會擾動維持蛋白結(jié)構(gòu)間疏水性靜電平衡力，從而抑制大多數(shù)酶的活性，因此在高濃度鹽的情況下，植物體內(nèi)的很多代謝反應(yīng)和膜功能都會受到強(qiáng)烈的影響。為了改善鹽脅迫條件下的水稻產(chǎn)率，人們需要去探討其耐受機(jī)理。在過去幾年中，與鹽脅迫、干旱和堿性等相關(guān)的

2、基因已被分離和表征，最近研究表明，硫營養(yǎng)在植物抗擊外界環(huán)境壓力方面起到了重要的作用。然而鹽、干旱和堿性的耐受性是通過控制多基因表達(dá)來調(diào)控，總的來說，這些基因的產(chǎn)物，可以減輕環(huán)境壓力造成的損害，或直接增強(qiáng)植物耐受性。
　　SAC蛋白是一種雙功能性的酶復(fù)合體，具有ATP硫酸化酶（ATP sulfurylase）和腺苷-5'-磷酰硫酸激酶(Adenosine-5'-phosphosulfate kinase)活性，在硫酸鹽同化過程中起到

3、關(guān)鍵的作用。SAC是僅有硫酸鹽通道效應(yīng)的蛋白，硫酸鹽在硫酸化酶的作用下形成APS，進(jìn)而在APSK的作用下形成PAPS，PAPS能夠提高植物體內(nèi)半胱氨酸的積累，而半胱氨酸，谷氨酸與甘氨酸會組合形成谷胱甘肽。GSH是一種能夠消除體內(nèi)氧化環(huán)境地化合物，GSH在植株代謝與脅迫耐受ROS方面起到關(guān)鍵的用途。在鹽脅迫下，植物生長可以調(diào)節(jié)影響GSH和抗氧化酶的合成機(jī)制。同時很多研究表明，植物在遭受非生物脅迫時，茉莉酸(JA)可以直接通過信號網(wǎng)來調(diào)節(jié)植

4、物細(xì)胞死亡過程中產(chǎn)生的活性氧，外源JA能促使植物的自身防御，這方面讓人們更加的去關(guān)注以及研究。另外的一些證據(jù)表明，S元素的氧化還原代謝和茉莉酸的響應(yīng)存在著一定的聯(lián)系，例如，用外源茉莉酸處理植株能夠上調(diào)一些參與半胱氨酸，蛋氨酸，和谷胱甘肽(GSH)合成以及S還原過程中相關(guān)基因的表達(dá)，最近的研究更進(jìn)一步的闡述了S的氧化代謝是怎么影響茉莉酸反應(yīng)的。
　　在本實(shí)驗(yàn)的研究中，我們通過利用GUS以及Western Blotting等技術(shù)手段對

5、轉(zhuǎn)基因植株分別鑒定，得到兩種高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株SHC-7以及SHC-10，我們分析了兩者之間的表達(dá)水平，選定SHC-10以及WT進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究，在生理水平方面，經(jīng)不同的鹽濃度處理時結(jié)果顯示，植株SHC-10相比WT，SHC-10中丙二醛的含量下降，谷胱甘肽，過氧化物酶和葉綠素都有明顯的提高。導(dǎo)致這種結(jié)果的原因，我們認(rèn)為有可能SAC蛋白的活性影響水稻內(nèi)某種激素水平的變化。
　　為了驗(yàn)證上述假設(shè)，我們尋找出反映水稻體內(nèi)茉莉酸水平

6、含量變化的響應(yīng)基因OsJAZ8，并通過RT-PCR以及SqRT-PCR手段測出WT，SHC-10相對轉(zhuǎn)錄水平結(jié)果表明，0mM鹽濃度處理時，WT內(nèi)源茉莉酸的相對表達(dá)量是SHC-10的0.54倍，然而，在60mM時，兩種水稻之間的差異性非常明顯，SHC-10是WT的19倍，同時在100mM時，SHC-10是WT的1倍，OsJAZ9在三個鹽濃度的條件之下都表明SHC-10的相對表達(dá)量要比WT高，其在0mM兩者之間的差異性最大，大概是WT的14

7、0倍。并且，與對照相比，我們發(fā)現(xiàn)水稻體內(nèi)的SAC蛋白雖已被修飾，但其活性為APSK的Vmax為344.5(±28.611)μM/min，Km為0.23(±0.103)μM，而ATPS活性Vmax為236.5(±3.19)μM/min，Km為0.04(±0.005) mM
　　綜上所述，結(jié)果SAC蛋白活力的測定表明，活力的增加提高了水稻對外界抗壓的作用，SAC基因的表達(dá)促進(jìn)植物體內(nèi)半胱氨酸含量的提高，而其又是GSH原料之一，所以谷胱