RCA大同工型蛋白在水稻光合熱適應(yīng)中的作用機(jī)制研究.pdf

1、隨著全球氣候變暖，植物的耐熱性研究日益重要。而光合作用是高溫脅迫的主要抑制點(diǎn)，也是作物高溫減產(chǎn)的主要原因之一。雖然植物光合作用本身具有一定的熱適應(yīng)性，但其具體機(jī)理還不清楚。大量研究表明，高溫對(duì)光合的抑制主要是通過(guò)對(duì)Rubisco活化酶(RCA)的多重影響而發(fā)生，但是各種機(jī)理并沒有得到普遍的認(rèn)可。為了進(jìn)一步清楚高溫對(duì)RCA的影響，明確RCA對(duì)高溫的適應(yīng)機(jī)制以及利用這些機(jī)制提高水稻熱適應(yīng)性，本研究從RCA大小同工型不同的蛋白結(jié)合能力和不同的

2、RCA結(jié)合蛋白的角度，對(duì)熱脅迫下的RCA適應(yīng)性進(jìn)行了研究，主要結(jié)果如下:
　　通過(guò)RCA大小同工型不同表達(dá)水平的超表達(dá)株系和RCA干涉株系的光合熒光研究，發(fā)現(xiàn)超表CO2同化，超表達(dá)RCAL卻不具有此功能;超表達(dá)RCAL僅能夠有限的提高光合電子達(dá)RCAs能夠有效地提高光合傳遞，推測(cè)是由于RCAL的其他功能，比如后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)的RCAL更強(qiáng)的蛋白結(jié)合能力。
　　利用生物信息學(xué)技術(shù)對(duì)RCA大小同工型的啟動(dòng)子、基因、蛋白一級(jí)、二級(jí)和

3、三級(jí)結(jié)構(gòu)、基因功能預(yù)測(cè)分析以及蛋白結(jié)合位點(diǎn)分析分別進(jìn)行了細(xì)致的分析。結(jié)果表明RCA很有可能對(duì)包括高溫在內(nèi)的多種脅迫產(chǎn)生響應(yīng);盡管大小同工型基因序列只有細(xì)微差別，但它們的蛋白結(jié)構(gòu)有著很大的不同，其中RCAL的蛋白結(jié)合能力尤為突出。其次，利用mRNA半定量、定量和蛋白定性定量技術(shù)，分析了RCA大小同工型對(duì)不同非生物脅迫的響應(yīng)，結(jié)果表明兩者對(duì)不同處理情況下的響應(yīng)有較大區(qū)別。尤其是，RCAL在水稻非生物脅迫的適應(yīng)中可能發(fā)揮著更重要的作用。

4、>　　利用免疫共沉淀、串聯(lián)質(zhì)譜和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，明確了高溫下RCAL與分子伴侶CPN60β1存在互作。同時(shí)超表達(dá)CPN60β1的轉(zhuǎn)基因水稻熱適應(yīng)性得到了提高。同時(shí)從特異性抗體結(jié)合實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)RCA在常溫下能結(jié)合在類囊體上，即使它不具有跨膜結(jié)構(gòu)域，并且在高溫下結(jié)合量顯著增加。利用免疫共沉淀和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，獲得了多個(gè)與RCA結(jié)合的類囊體蛋白，我們挑取了最為顯著的約為26kD的蛋白進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)Westem驗(yàn)證和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)