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豆梨中谷胱甘肽还原酶基因的分离、表达特点及酶活性分析

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【作者】 李慧阚家亮王影蔺经杨青松常有宏

【Author】 LI Hui;KAN Jialiang;WANG Ying;LIN Jing;YANG Qingsong;CHANG Youhong;Institute of Pomology,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences;Jiangsu Key Laboratory for Horticultural Crop Genetic Improvement;College of Horticulture,Nanjing Agricultural University;

【通讯作者】 常有宏;

【机构】 江苏省农业科学院果树研究所江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室南京农业大学园艺学院

【摘要】 【目的】测定谷胱甘肽还原酶活性变化,结合其催化产物含量、编码基因表达特点分析,明确该酶是否参与豆梨应对镉胁迫的调控过程。【方法】采用紫外/可见分光光度法检测谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)活性、谷胱甘肽池组成及过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)含量,RT-PCR和PCR克隆PcGRchl和PcGRcyt的cDNA和DNA序列,利用生物信息学方法进行序列比较分析,荧光定量PCR检测它们在镉胁迫下转录水平变化。【结果】镉胁迫情况下,豆梨叶片GR活性上升,谷胱甘肽池中总谷胱甘肽(total glutathione,T-GSH)和还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)减少、氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione,GSSG)上升,H2O2积累增加。豆梨叶绿体PcGRchl和胞质PcGRcyt的序列长度、基因结构及所编码蛋白特征各不相同,它们在豆梨叶片中的表达量上调以响应镉胁迫信号,以PcGRchl的转录占主导。外源GSH预处理有助于豆梨预先储存GSH,减缓镉胁迫下H2O2的积累,与Cd(2 mmol·L-1CdCl2·2.5H2O+Hoagland营养液)组相比较,GC(2 mmol·L-1,GSH预处理12 h转入2 mmol·L-1CdCl2·2.5H2O+Hoagland营养液)组PcGRchl和PcGRcyt的表达水平没有太大变化,但GR活性部分受抑制;外源BSO预处理抑制植株叶片GSH合成,镉胁迫下BC(2 mmol·L-1丁硫氨酸-亚砜亚胺预处理12 h转入2 mmol·L-1CdCl2·2.5H2O+Hoagland营养液)组H2O2产生加剧,GR活性上升幅度变大,但PcGRchl和PcGRcyt的转录不受影响。上述结果表明,GSH预处理或BSO预处理,可改变豆梨叶片GSH池的组成,从而在蛋白质水平上反馈调节镉胁迫情况下GR活性。【结论】豆梨GR参与应对镉胁迫的调控过程。镉处理后,豆梨叶片中GSH减少,促使GR酶活性上升,以补充植株应对逆境所需GSH,这一过程主要通过叶绿体PcGRchl的转录上调来实现;GSH或BSO预处理,改变植株GSH含量,从而影响GR活性,减缓或加剧镉胁迫下H2O2的产生,这一过程主要是在GR基因翻译后的蛋白水平上进行反馈调节。

【基金】 江苏省自然科学基金(BK20151361)
【所属期刊栏目】 种质资源·遗传育种·分子生物学 (2019年01期)
  • 【DOI】10.13925/j.cnki.gsxb.20180252
  • 【分类号】S661.2
  • 【被引频次】2
  • 【下载频次】421
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