ferritin叶绿体转化烟草蛋白质组学和生理研究

摘要

铁作为生物生长发育所必需的微量元素，通常由于较低的生物利用率影响作物的产量和质量。本实验室将大豆铁蛋白基因(ferritin)导入了烟草叶绿体基因组中，转化体表现出对低铁敏感，抗高铁胁迫的特点。
　　本研究中，分别将ferritin叶绿体转化烟草培养在5，100和500uM Fe-EDTA的 MS培养基上作为实验材料，并分别定义为低铁、正常铁和高铁材料，野生型烟草也分别采用相同的培养方式做为对照。为了探究转化株萎黄的机制和铁蛋白的功能，丰富机理I铁吸收机制的分子基础。本研究通过双向电泳和质谱测序以及生理检测等方法对铁蛋白叶绿体转化烟草进行了研究。蛋白质组学研究结果显示，在测序的69个代表性蛋白中，42个点代表22个参与光合作用的蛋白表达下调，尤其是定位在类囊体膜上的蛋白，这样的植株其叶绿体内亚铁含量明显下降，表明叶绿体内有效铁含量缺乏导致叶绿素合成和光合作用蛋白合成受到抑制，植物表现出萎黄的状态，并对缺铁更加敏感。
　　在正常铁和高铁培养条件下，铁蛋白叶绿体转化烟草的抗氧化胁迫蛋白超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸盐过氧化物酶（APX）表达上调，抗氧化酶过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性升高，然而其活性氧自由基（ROS）升高，丙二醛（MDA）也升高。由于该种植株体内亚铁含量升高，而叶绿体内亚铁含量降低，表明转化体中堆积的亚铁诱导产生了氧化胁迫。在高铁胁迫下，转化体叶绿体中总铁和亚铁含量都显著升高，表明在铁含量过高的条件下，有较多的铁进入叶绿体，缓解了叶绿体内有效铁缺少造成的叶绿体功能障碍，使其叶片表现出复绿的表型，也表明铁蛋白的铁氧化酶将铁氧化储存的同时，并没有对转化体造成氧化损伤，有效的保护了叶绿体的生理机能，使铁蛋白叶绿体转化烟草叶片复绿，从而使转化体的生长率优越于野生型对照。

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第1章 绪 论

1.1 铁代谢研究

1.2 铁代谢蛋白质组学相关研究进展

1.3 研究的目的与意义

1.4 研究技术路线

第2章 ferritin叶绿体转化烟草表型和生理功能分析

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 实验结果

2.5 讨论

2.6 本章小结

第3章 ferritin叶绿体转化烟草氧化水平分析

3.1 引言

3.2 实验材料

3.3 实验方法

3.4 实验结果

3.5 讨论

3.6 本章小结

第4章 ferritin叶绿体转化烟草蛋白质组学研究

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 实验结果

4.5 讨论

4.6 本章小结

第5章 总讨论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

在读期间参加的学术活动

声明

致谢