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

• 作者: 常有宏 李慧 杨青松 王影 蔺经 阚家亮
• 来源期刊: 果树学报
• 学科: 农学
• 关键词: 豆梨 镉胁迫 谷胱甘肽还原酶 活性调节 表达特点
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 种质资源·遗传育种·分子生物学
• 页码范围: 11-20
• 页数: 10页
• 分类号: S661.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.13925/j.cnki.gsxb.20180252

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-1 CdCl2·2.5H2O+ Hoagland营养液)组相比较,GC(2 mmol·L-1,GSH预处理12h转入2 mmol·L-1 CdCl2·2.5H2O+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12h转入2mmol·L-1 CdC12·2.5H2O+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.