转APX毛白杨抗氧化能力及ZFP1转化研究

作     者：孟繁婷 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆海

授予年度：2017年

学科分类：0710[理学-生物学] 0907[农学-林学] 07[理学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：毛白杨 氧化胁迫 生理生化指标 叶肉细胞结构 转基因植株 

摘      要：氧化胁迫是生物体在受到外源刺激后，引起体内活性氧大量产生，从而对细胞造成氧化损伤的过程，植物中叶绿体及线粒体是产生活性氧的主要部位。而抗坏血酸过氧化物酶(APX)作为细胞内清除活性氧的重要酶类，锌指蛋白(ZFP)作为响应氧化胁迫的一类转录因子，在植物抵抗氧化胁迫的调控网络中发挥重要作用。\n 本研究以过表达线粒体APX毛白杨组培植株为实验材料，正常培养条件下，过表达线粒体APX毛白杨膜脂及蛋白质的氧化程度降低。使用50mmol/L过氧化氢处理离体叶片造成氧化胁迫后，过表达线粒体APX毛白杨过氧化氢含量升高值仅为野生型植株的37.9％，抗坏血酸消耗量为野生型的2.2倍，NADP+/NADPH比值升高量为野生型的1.5倍，ADP/ATP比值下降量仅为野生型的67.6％，丙二醛含量的升高值仅为野生型的67.2％，蛋白质羰基化程度明显低于野生型。结果表明，线粒体APX的过表达提高了毛白杨清除过氧化氢和维持细胞稳态的能力，对氧化胁迫的耐受性更强。\n 本研究通过对过表达及反义表达叶绿体APX毛白杨组培植株的各项抗氧化指标及细胞结构进行检测和观察，研究发现，过表达叶绿体APX植株细胞活性增强，蛋白质氧化程度下降，而反义表达叶绿体APX植株过氧化氢含量为野生型的1.4倍，抗坏血酸含量低17.7％，NADP+/NADPH比值高35.7％，ADP/ATP比值高18.7％，丙二醛含量高23.1％，蛋白质羰基化程度明显高于野生型，且细胞内部分叶绿体出现聚集现象。结果表明，叶绿体APX的过表达降低了毛白杨蛋白质的氧化程度，提高了细胞活性，而叶绿体APX的反义表达降低了毛白杨清除过氧化氢的能力，造成细胞活性下降、膜脂及蛋白质受到氧化损伤，破坏了叶绿体形态结构及膜结构。\n 本研究克隆获得毛白杨锌指蛋白ZFP1基因，与表达载体pBI121连接构建pBI121-PtZFP1正反义表达载体后转化农杆菌LBA4404，通过叶盘转化法侵染毛白杨并获得过表达抗性植株约80株，反义抗性植株约30株。