拟南芥GPX7调控铁参与光氧化还原过程的机制研究

摘要

光是重要的能源，在植物的光合作用中起着重要作用。植物通过光合作用由光能转变为化学能，储存在植物体内，但光过强会使光合作用的进行受到抑制，植物体内产生过多的活性氧，造成氧化性损伤，引起光抑制的发生。叶绿体是光合作用的场所，也是活性氧产生的重要部位，铁参与叶绿素的合成，许多氧化还原酶的催化部位都有铁的参与，在植物细胞内，缺铁严重影响许多重要的生理过程如光合、呼吸、活性氧代谢和细胞内氧化还原状态的改变，进而影响植物的生长。为了避免光抑制的发生，植物体内会形成一套清除机制将多余的活性氧清除：谷胱甘肽和以谷胱甘肽为还原剂的抗坏血酸等非酶促系统、过氧化物酶和过氧化氢酶等酶促系统。我们研究的 GPXs，它们是一类过氧化物酶，最早在动物中发现，具有清除活性氧的功能。对于GPX7在植物中清除活性氧的功能方面缺乏深入的研究，在调控光氧化还原过程的机制方面也不是很清楚。这些问题值得我们进一步的探讨。
　　本文利用拟南芥gpx7突变体为材料进行分析，在强光下通过NBT和DAB染色发现，GPX7缺失导致体内活性氧的含量增加，从GPX7芯片中找到与光合电子传递、氧化还原有关的基因的表达量发生变化。同时，gpx7突变体对铁有响应，缺铁情况下出现比较明显的表型，缺铁诱导GPX7表达，通过NBT和DAB染色发现，缺铁使gpx7产生更多的H2O2。从芯片中找到的这些基因，铁在它们功能的发挥上起到了一定的作用。与此同时，在缺铁下这些基因的表达量也发生了一定的变化。以上的结果说明GPX7在植物中具有清除活性氧的功能，参与光氧化还原过程的调控，缺铁使活性氧含量增多，进而引起氧化还原状态的改变。

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1前 言

1.1谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidases）的研究进展

1.2 活性氧的产生及清除

1.3铁在植物中的作用

1.4 铁参与光氧化还原状态的改变

1.5 立题依据

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验试剂

2.3 实验常用的溶液

2.4 培养基

2.5 抗生素

2.6 实验所用的引物

2.7 实验方法

3结果与分析

3.1 强光下活性氧的变化及相关基因的表达

3.2 铁胁迫下的GPX7的功能

3.3 GPX7下游调控因子的分析

3.4 GPX7调节的氧化还原的分析

4讨 论

4.1 GPX7调控的光氧化还原过程

4.2 铁参与光氧化还原过程的调节

4.3 GPX7下游调控因子

5 结 论

参考文献

致谢