NDH-1介导的环式电子流在发菜抗逆过程中的作用机理研究

摘要

发状念珠藻(又名发菜)是一种众所周知的高抗逆陆生蓝藻，同时也具有很高的经济价值，因此一直是蓝藻研究的热点和重点之一。近年来，人们从发菜在胁迫条件下的生理以及形态变化逐渐深入到抗逆机理等方面的研究。在这个过程中，人们逐渐发现发菜的胞质鞘、胞外多糖以及类胡萝卜素等组分具有抗逆功效，并揭示了相关的抗逆机制。同时，人们也报道了在失水过程中，发菜原植体NDH-1介导的环式电子流(NDH-CET)有明显升高现象；这一升高暗示着NDH-CET可能在发菜的抗干旱过程中起着关键作用。那么，NDH-CET的抵御胁迫作用是否具有普遍性？如果是，可能的作用机制又是什么？
　　为了回答上述问题，我们展开了实验，获得的主要研究成果简述如下：
　　(1)在对发菜NdhK的同源序列比对后，我们设计简并性引物；通过分子克隆，我们获得了发菜ndhK基因的核苷酸序列以及对应的氨基酸序列。在此基础上，我们制备了发菜NdhK的抗体。随后，我们选择了低碳、高温以及高光等3种发菜生境中普遍存在的胁迫条件进行研究。我们的研究结果进一步指出：随着胁迫条件的诱导时间增加，NdhK的蛋白表达量也发生相应地上调。与此同时，我们观察到叶绿素光后荧光水平升高、P700氧化还原水平降低等生理现象。这些变化表明：这三种胁迫条件诱导了NDH-1复合体的表达以及活性，暗示着NDH-CET可能是一种发菜适应多种胁迫条件的重要机制。
　　(2)为了研究NDH-CET可能的抗逆机制，我们在集胞藻6803中展开系列实验。在集胞藻6803中，人们普遍认为NDH-CET的抗逆机制是通过建立跨膜质子梯度来合成额外ATP，进而修复光合复合体，特别是光系统II。已知NdhD1和NdhF1是重要的质子泵亚基，而我们实验室报道的NdhP和NdhQ亚基影响了这两个质子泵亚基在类囊体膜上的稳定性。于是，我们猜想NdhP和NdhQ亚基的缺失势必也会影响跨膜质子梯度的建立，进而影响ATP的合成。为了验证这个猜想，我们选取了高光作为胁迫条件进行研究。结果显示，?ndhP和?ndhQ在高光下都表现出比野生型生长缓慢的现象。这一结果暗示着NDH-CET帮助发菜抵御各种胁迫条件的作用机制可能是增加ATP合成来完成的。
　　综上所述，我们发现NDH-CET的抗逆作用具有普遍性，且可能是通过提供额外的ATP来抵御各种胁迫条件的。关于发菜的抗逆机理研究不仅对理解发菜的生境有重要的启示作用，而且对于筛选高抗逆农作物提供了新的思路。

目录

封面

目录

缩写

中文摘要

英文摘要

第一部分 文献综述

第一章 发状念珠藻在抗逆机制方面的研究进展

1前言

2抗逆属性

3本论文研究的目的与意义

第二部分 实验

第二章发状念珠藻NDH-CET的胁迫响应以及作用机理研究

1引言

2材料与方法

3结果与分析

4讨论

参考文献

致谢

声明