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温度是影响植物生长发育的主要环境因素之一,过高的温度会导致细胞的氧化胁迫,膜的完整性以及叶绿素和核酸等生物功能分子的功能受到破坏,从而引起一系列生理生化代谢紊乱,长时间的高温环境会导致植物的死亡。植物在长时间的进化过程中,为了适应多变的温度,发展出了多种抵抗高温环境的策略,来维持能量供应和消耗的动态平衡,从而减缓高温胁迫的伤害。其中,围绕光系统Ⅰ的环式电子传递(CET),可以通过分流由于高温环境影响所产生的过多的电子缓解氧化胁迫,增加类囊体膜两侧的质子梯度,产生额外的ATP,调节ATP/NADPH的比例,优化碳同化,从而缓解植物在高温等胁迫条件下的伤害。在蓝藻细胞中,NDH-1复合体介导的围绕光系统Ⅰ的循环电子传递(NDH-CET)是最主要的循环电子传递途径。先前的研究结果表明:在高温条件下,循环电子活性迅速增强,许多NDH-CET活性缺失的突变体,如△ndhS和△ndhV,均表现出严重的高温敏感表型。复合体的功能与结构存在着许多必然的联系,跟光系统Ⅱ不同,许多前人的研究发现,NDH-1L复合体具有很强的热稳定性,高温下复合体大量增加。正是NDH-1L复合体超强的热稳定性保证了高温下NDH-CET的高活性,缓解了高温敏感表型。然而,人们对NDH-1L复合体热稳定性的机制尚不了解。本论文通过对集胞藻6803(Synechocystis sp.Strain PCC 6803)的研究发现了 NdhM less突变株(NdhM突变了 90%多)在正常情况下NDH-1复合体的表达组装和功能都不受影响,是作为研究NDH-1L复合体热稳定性的绝佳材料,通过分子、生化和生理等水平上对该突变株进行分析,以期揭示这一蛋白保护NDH-1L复合体热稳定性的分子机制。相关研究成果小结如下:(1)通过分子生物学手段,我们构建了 NdhM插入突变体,分析了 NdhM less突变体中NDH-1复合体在类囊体膜上的组装。结果证实:NdhM less突变株中NDH-1复合体在类囊体膜上的组装不受影响。(2)为了阐明NdhM如何保护NDH-1L复合体的热稳定性,我们分析了高温42℃环境下NdhM less突变株中NDH-1复合体在类囊体膜上的组装。结果表明:高温情况下,NdhM less突变株中类囊体膜上NDH-1复合体受损。(3)为了揭示NdhM less突变株高温下NDH-1复合体受损的原因,我们检测了突变株胞质中NDH-1复合体组装中间复合体的情况,结果发现:NdhM less突变株中NDH-1复合体组装没有受影响。这说明NdhM less突变株中NDH-1复合体的损伤不是受组装的影响,而是由于热下NDH-1L复合体的稳定性降低,发生了降解。(4)为了进一步肯定我们的结论,我们体外检测了 NdhM less突变体中NDH-1复合体的稳定性,实验结果显示随着热处理时间的延长,突变株中NDH-1L复合体降解的速度比野生型明显快得多。这进一步肯定了 NdhM保护了NDH-1L复合体的热稳定性。结果还发现相对于其他亚基,NdhK的降解速度最快。因此我们推测NdhM是通过保护NdhK保护NDH-1L复合体的热稳定性的。(5)为了证明上述推测,我们进行了酵母双杂交实验,结果显示NdhM特异性的与NdhK相互作用。我们又做了 GST-pull down与Co-IP实验进一步肯定了这个结果。(6)我们检测了 △ndhK突变株中NDH-1L复合体在类囊体膜上的组装,发现NDH-1L复合体的降解与热下NdhM less突变株中NDH-1L复合体的降解类似。我们还进行了不同的生理生化试验,结果都显示,热下AndhK与NdhM less突变体生理生化的反应都是一致的。综上所述,我们发现当大多数NdhM(>90%)突变时,NDH-1复合体的组装不受影响,但是热下NDH-1L复合体稳定性降低,发生降解,由此可见NdhM影响NDH-1 L复合体的热稳定性;我们还发现NdhM与Nd.hK存在专一性相互作用,NdhK的缺失与热下绝大多数NdhM的缺失对NDH-1复合体的影响一致,而且热下AndhK与NdhM less突变株存在许多类似的反应,由此我们认为NdhM极有可能是通过保护NdhK维持NDH-1 L复合体的热稳定性。