小麦甲硫氨酸亚砜还原酶MSRB3.1响应渗透胁迫的机制

【作者】 房琳琳； 丁鹏程； 张蒙蒙； 赵琬玫； 王广令； 陈凡国； 夏光敏；

【机构】 山东大学；

【摘要】 干旱胁迫产生过量的活性氧会导致植物细胞蛋白质表面Met残基氧化损伤,而植物体内MSR能还原被氧化的Met。尽管在拟南芥中有报道称AtMSRB3.1与氧化胁迫相关,但TaMSRB3.1在小麦中参与渗透胁迫的作用及机制未见报道。该基因编码蛋白C端的SelR结构域是MSRB家族的特征序列;它可特异地识别和还原R-型甲硫氨酸亚砜;它在小麦根、茎、叶中都有表达,但在叶最高;它定位于叶绿体中;在ABA、PEG、H202处理后均显著上调。在10%PEG处理后,小麦过表达株系与对照相比长势更好,总根长和总鲜重显著高于野生型,而未处理组则无显著差异。对拟南芥各材料分别进行mannitol和H202处理,在未处理条件下它们表型上无明显差异;在不同浓度胁迫下,OE系长势最好,总根长显著大于Col-0;回复系根长也长于Col-0,但差异不显著;突变体系的根长显著小于Col-0。土壤干旱处理条件下过表达系存活率显著高于Col-0;OE系叶片保水率显著高于Col-0,突变体系保水率最低。这些结果表明,过表达TaMSRB3.1能显著增强小麦及拟南芥对渗透胁迫的耐性。拟南芥OE系中ROS含量明显低于Col-0,突变体系中ROS含量最高;OE系中H202的含量显著降低,且与ROS清除相关的酶SOD、CAT和POD的酶活也显著增加,而突变体则相反。在拟南芥OE系中,ROS合成相关基因RbohD和RbohF的表达显著下调,而ROS清除酶类基因CAT1、CAT3、FeSOD1和Cu/ZnSOD3的表达显著上调。对照条件下,拟南芥各系气孔开度大致相同,但添加ABA处理后,拟南芥OE系气孔开度显著减小;相反,突变体系气孔开度前后变化较小。ABA的内源合成基因NCED3、AA02、ABA1及下游逆境胁迫响应基因RD29B、RD22的表达在OE系中显著上调。酵母双杂、BiFC、Co-IP和遗传实验证明TaMSRB3.1与TaHO1存在互作,并通过TaHO1影响ROS和ABA信号途径响应渗透胁迫。更多还原