论文部分内容阅读
铁元素作为植物体所必需的微量元素,在细胞氧化还原平衡中,发挥着重要作用。铁是线粒体和叶绿体电子传递链的一个组成部分。缺铁可迅速导致细胞氧化还原态的失衡,致使ROS含量发生改变,因此,铁元素在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。但ROS在缺铁调控中的作用至今并不明确,ROS在铁高效型木本植物中缺铁适应性反应的作用需得到进一步的挖掘与探究。本研究以铁高效基因型苹果属植物小金海棠(Malus xiaojinensis)和铁低效基因型苹果属植物山定子(Malus baccata)为材料,在缺铁条件下检测ROS、H2O2的含量及ROS清除酶CAT、POD、SOD的活性。缺铁早期施加H202抑制剂DPI,缺铁后期施加H2O2对缺铁适应性反应进行检测。对ROPs基因家族进行筛选,挑选出与ROS变化一致的ROPs基因,并对该基因进行了基因功能验证。主要结果如下:1)缺铁早期(9 h),小金海棠的ROS含量和CAT活性显著增高,而山定子则没有变化;在缺铁后期(9 d)小金海棠的CAT、POD、SOD活性高于山定子,ROS含量低于山定子;缺铁早期施加H2O2抑制剂DPI,发现ROS含量及几种清除酶活性降低,缺铁适应性反应下降;缺铁后期施加H202,缺铁适应性反应下降。说明缺铁早期ROS的增加可调控缺铁适应性反应增强,随着缺铁时间延长,ROS可抑制表达,负调控缺铁适应性反应。2)对MdROPs基因家族进行聚类分析发现,MdROP1、MdROP8、与AtROP6聚为一类,其中MdROP1与AtROP6亲缘关系最为相近。缺铁早期小金海棠的MdROP1表达量显著高于正常供铁处理的小金海棠和山定子;缺铁后期山定子的MdROP1表达量显著高于正常供铁处理的小金海棠和山定子,且ROS含量的变化与MdROP1基因表达规律一致。3)Mdop1编码一个由198个氨基酸组成的蛋白质,开放阅读框为594bp,且小金海棠和山定子中无碱基差异。构建35S::MxROP1::GFP过表达载体,将其转入番茄原生质体,发现MxROP1定位在原生质体细胞膜上。4)缺铁条件下35S::MxROP1::GFP转基因植株比野生型ROS含量高、叶绿素含量高、根系、发达、FCR活性高,AtRBOHD、AtRBOHF(编码NOX酶活,促进ROS产生的基因)和FIT、IRT1(铁吸收相关基因)表达量上调。说明MxROP1可以促进ROS的产生,增强缺铁适应性反应,提高铁吸收能力。本研究探讨了 ROS对缺铁胁迫的调节机理,发现其在植株缺铁的不同阶段所起到的调控作用不同。小金海棠与山定子对缺铁响应的表现为:缺铁早期ROS含量和缺铁后期ROS的清除效率均不相同,缺铁胁迫下ROS含量随MdROP1表达量升高而增多。MxROP1的基因功能为促进ROS的产生及铁吸收相关基因的表达,从而增强缺铁适应性反应。