茶樹抗壞血酸過氧化物酶(APX)基因克隆及逆境脅迫下的表達特性與生理響應.pdf

1、抗壞血酸過氧化物酶(ascorbateperoxidaseAPX)最早發(fā)現于20世紀70年代，它是一種存在于高等植物和真核藻類中的亞鐵血紅素蛋白。近年來關于APX的研究發(fā)展較快，特別是APX作為抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)中的關鍵酶，能夠清除植物葉綠體、細胞質和微體中過氧化氫(H2O2)的作用已經引起了人們的廣泛關注。APX比其它抗氧化酶對H2O2有更高的親和力，且葉綠體中尚未發(fā)現有清除H2O2的過氧化氫酶(CAT)，因此，葉綠體中的H2O2

2、主要是由APX清除的。所以，在逆境脅迫下，APX對于植物維持正常的光合能力具有重要的作用。
　　 茶樹原產于熱帶及亞熱帶地區(qū)，是一種喜溫暖，濕潤氣候的的經濟作物。而低溫和干旱等逆境脅迫一直是茶樹分布和產量的限制性因素。因此，茶樹抗寒性和抗旱性機制的研究也一直受到極大的關注。本研究從低溫誘導茶樹SSH文庫和茶樹全器官轉錄組文庫中分別篩選出1條APX的EST片段，以茶樹葉片為試驗材料，克隆得到三個APX：微體型APX(Microbo

3、dyAPX)、葉綠體基質型APX(ChloroplasticstromalAPX)和類囊體APX(Chloroplasticthylakoid-boundAPX)，并對它們初步的生物信息學進行了預測和分析。通過RT-PCR和qRT-PCR分析研究了不同類型的APX在茶樹不同組織中以及自然越冬低溫期和干旱脅迫下的表達差異，并對不同茶樹品種的APX活性及其葉綠素熒光參數進行了測定。主要研究內容和試驗結果如下：
　　 1.微體APX，

4、命名為CsmAPX，其中cDNA全長為1158bp，開放閱讀框為867bp，編碼288個氨基酸，C-端具有定位于過氧化物酶體的跨膜結構；類囊體APX，命名為CstAPX，其cDNA全長為1424bp，開放閱讀框為1296bp，編碼由431個氨基酸，C-端具有定位于類囊體的跨膜結構；葉綠體基質型APX，命名為CssAPX，cDNA全長為1579bp，開放閱讀框為1149bp，編碼一個由382個氨基酸，不具有跨膜結構。已將三個基因序列遞交到

5、GenBank，登錄號分別為：JQ011380、JQ740734和JQ011381。
　　 2.多序列同源比對發(fā)現3個APX都含有植物抗壞血酸過氧化物酶的2個保守功能結構域：活性位點和亞鐵血紅素結合位點。此外，sAPX和tAPX也都含有葉綠體型APX的2個保守結構域：(K-N-I-E-E-W-P)和(E-T-K-Y-T-K-D-G-P-G-[A|N]-P-G-G-Q-S)。進化樹分析表明CsmAPX、CssAPX、CstAPX和

6、CscAPX(GenBank登錄號：EU547804)分屬于兩大類。
　　 3.利用RT-PCR對CsmAPX、CssAPX、CstAPX和CscAPX在茶樹不同組織中的表達水平進行了研究。結果表明CscAPX在根、莖和葉中分布均衡不具有組織特異性，而CsmAPX、CstAPX和CscAPX具有組織特異性且主要分布在葉片中。
　　 4.以茶樹品種“茶農98”、“迎霜”和“舒茶甲”的一生年無性系茶苗為試驗材料，對其越冬低溫

7、期間APX活性、葉綠素熒光參數以及4種APX的表達水平進行了研究。結果表明，品種問的APX活性變化規(guī)律一致，先升后降，且均在1月份達到最大值；品種間的葉綠素熒光參數變化規(guī)律一致，即Fv/Fm、Fm和Fv/Fo先降后升，Fo先升后降；RT-PCR和qRT-PCR分析表明越冬低溫期間cAPX和sAPX的表達水平在12月和1月顯著上調，之后下降，而mAPX和tAPX上調程度較小。
　　 5.干旱脅迫下，三個品種的APX活性變化規(guī)律一致