大豆NDH復(fù)合體及其在鹽脅迫中的作用.pdf

1、大豆作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，是人類植物蛋白和植物油的重要來源。同時，全世界約20％的可耕地和接近一半的灌溉地都受到不同程度的鹽堿威脅。因此，揭示大豆在鹽脅迫條件下的光合生理機(jī)制，提高大豆的抗逆性及其光合能力自然成了這一研究領(lǐng)域的重要問題。
　　 葉綠體NAD(P)H脫氫酶復(fù)合體(NAD(P)H dehydrogenase(NDH)complex)是起源于藻類，并最早在煙草中被發(fā)現(xiàn)的一個蛋白復(fù)合體。在藍(lán)藻和高等植物中，NAD(P)H脫

2、氫酶復(fù)合體在光下還原PQ并參與圍繞PSⅠ的環(huán)式電子傳遞，在逆境條件下為光合作用提供額外的ATP，進(jìn)而增強植物對逆境環(huán)境的適應(yīng)能力。因此，為了明確NDH復(fù)合體在提高大豆鹽耐受性中的作用，我們用栽培大豆Melrose及其體細(xì)胞雜交后代S111-9作為研究材料，并通過運用兩種酵母雙雜交技術(shù)，研究了NDH復(fù)合體各亞基間的互作關(guān)系，以及NDH復(fù)合體與PSⅠ復(fù)合體之間的互作關(guān)系。同時，我們還研究了鹽脅迫對兩種大豆的光合生理特性、NDH復(fù)合體介導(dǎo)的C

3、EF1活性、NdhB和NdbH以及Rubisco的含量和亞細(xì)胞定位的影響。結(jié)果摘要如下：
　　 通過運用酵母雙雜交技術(shù)，我們首次發(fā)現(xiàn)了組成NDH復(fù)合體的NdhB與4個親水亞基NdhH、NdhI、NdhJ和NdhK之間，NdhH與NdhI和NdhK之間，NdhD與NdhK之間的互作關(guān)系。從而明確了NdhB亞基在NDH復(fù)合體結(jié)構(gòu)組成中的核心地位，以及NdhH亞基可能是NDH復(fù)合體親水部分的核心亞基的結(jié)論。此外，我們還發(fā)現(xiàn)了S111-

4、9中ndhB含有一個由36個氨基酸組成的類囊體轉(zhuǎn)運肽。同時，我們的研究結(jié)果還首次表明，PSⅠ復(fù)合體的兩個核心亞基PsaA和PsaB，分別與NdhH、NdhI和NdhJ以及NdhH和NdhI存在互作關(guān)系。
　　 通過比較Melrose和S111-9在鹽脅迫條件下的表型和光合生理特性，我們發(fā)現(xiàn)S111-9具有比Melrose更強的鹽耐受性。同時，PSⅠ和PSⅡ光化學(xué)活性、作用光關(guān)閉后葉綠素?zé)晒獾乃矔r上升和P700+再還原速率等參數(shù)都

5、表明，高的NDH復(fù)合體介導(dǎo)的CEF1活性是造成其具有更強的鹽耐受性的主要原因。而GFP融合蛋白共表達(dá)、NdhB和NdhH的含量和亞細(xì)胞定位的結(jié)果表明，S111-9中ndhB所含有的類囊體轉(zhuǎn)運肽，可能在其NdhB亞基遷移定位的過程中起到重要的作用，從而造成了S111-9中NDH復(fù)合體的的積累，進(jìn)而使其在鹽脅迫條件下具有高的NDH復(fù)合體介導(dǎo)的CEF1活性。此外，Rubisco的含量和亞細(xì)胞定位的結(jié)果也表明，S111-9的強鹽耐受性可能也與R

6、ubisco的含量和活性存在一定的聯(lián)系。
　　 與此同時，我們還意外地發(fā)現(xiàn)鹽脅迫會影響大豆葉綠體中淀粉粒的降解和運輸。而鹽脅迫條件下，Melrose和S111-9的葉片中有效磷含量的變化表明，有效磷含量的變化與葉綠體中淀粉粒的降解和運輸存在密切的聯(lián)系。
　　 綜上所述，我們的研究結(jié)果首次闡明了NDH復(fù)合體各亞基間及其與PSⅠ復(fù)合體之間的互作關(guān)系。同時，進(jìn)一步明確了NDH復(fù)合體介導(dǎo)的CEF1在提高大豆抗耐鹽能力中的作用。而