擬南芥葉綠素代謝與維生素E合成代謝的關(guān)系研究.pdf

1、維生素E（生育酚和生育酚三烯）作為一種只能在光合細(xì)菌和綠色植物合成的重要抗氧化物質(zhì)，是人體和動(dòng)物所必需的脂溶性維生素，在我們的日常膳食中起著不可或缺的作用。利用綠色植物尤其是油料作物高效生產(chǎn)天然維生素E是滿足人們對(duì)其需要不斷增長(zhǎng)的重要途徑。從以往的研究上看，大多數(shù)研究集中在生育酚的合成途徑的調(diào)控上，而在與維生素E相關(guān)的葉綠素代謝較少，具體的關(guān)系以及他們之間的代謝調(diào)控尚未清楚。因此本研究以擬南芥為研究對(duì)象，從生成底物PDP的最主要路徑一葉

2、綠素代謝途徑入手，研究葉綠素代謝途徑與PDP濃度及生育酚含量提高的關(guān)系，尋求增強(qiáng)植物體內(nèi)PDP濃度的可行性途徑。本文圍繞葉綠素代謝與維生素E生物合成的關(guān)系開(kāi)展了系列的研究，主要獲得了以下幾方面的研究結(jié)果:
　　1)擬南芥葉片中葉綠素酶的活性高低直接影響了生育酚的合成
　　首先以模式植物擬南芥葉綠素合成酶雜合突變體SALK_134433(chlsyn1-1)為研究對(duì)象，從而分析了葉片中生育酚含量與葉綠素是否合成的關(guān)系。結(jié)果表明

3、，純合突變體chlsyn1-1植株葉片的生育酚含量與野生型相比幾乎只有很少的含量，通過(guò)CHLSYN轉(zhuǎn)基因系（帶有紅色熒光標(biāo)記）與chlsyn1-1雜合突變體進(jìn)行雜交，得到chlsyn1-1背景純合但是又實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)的帶標(biāo)記的植株，可以作為一個(gè)很好的材料去探索葉綠素合成酶與生育酚的合成關(guān)系。這些都在遺傳學(xué)上直接證實(shí)了綠色植物中葉綠素代謝途徑是決定生育酚E合成的最主要通路。我們通過(guò)對(duì)野生型擬南芥的葉綠素合成酶進(jìn)行超量表達(dá)，雖然沒(méi)有明顯增加擬

4、南芥葉片內(nèi)葉綠素含量，但卻導(dǎo)致了生育酚含量有一定程度的下降;與之相反，人工抑制葉綠素合成酶的表達(dá)水平后，擬南芥葉片葉綠素含量與生育酚含量呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。以上結(jié)果說(shuō)明了生育酚的含量差異可以由葉綠素合成酶的表達(dá)活性高低所影響，在正常情況下，綠色組織中限制生育酚含量進(jìn)一步增加的原因可能是葉綠素合成酶對(duì)生育酚合成的前體物質(zhì)PDP具有超強(qiáng)的“回收”能力，從而導(dǎo)致綠色種子中生育酚的含量一般都比較低。
　　2)葉綠素降解相關(guān)脫植醇酶與生

5、育酚合成的關(guān)系
　　由于葉綠素降解過(guò)程中的植醇(phytol)是生育酚合成底物PDP的來(lái)源，因此我們通過(guò)對(duì)擬南芥衰老過(guò)程能夠作用于脫鎂葉綠素產(chǎn)生植醇的葉綠素降解酶基因PPH以及體外底物實(shí)驗(yàn)認(rèn)為可以分解葉綠素產(chǎn)生植醇的葉綠素分解相關(guān)酶基因AtCLH1和AtCLH2的T-DNA插入單突變體以及構(gòu)建它們的雙突變體和三突變體，分別測(cè)定其生育酚的含量，結(jié)果表明這些葉綠素降解酶相關(guān)基因突變體的種子生育酚含量與野生型無(wú)明顯的區(qū)別。同樣地，PP的

6、超量表達(dá)只能增加少量的生育酚，說(shuō)明其作用于底物產(chǎn)生的植醇有很小一部分參與了生育酚的合成，這也暗示了在種子發(fā)育和成熟過(guò)程中，可能還存在一個(gè)未知的能夠降解葉綠素產(chǎn)生植醇從而用于生育酚合成的葉綠素水解酶。
　　同時(shí)，我們對(duì)葉綠素降解途徑中的關(guān)鍵調(diào)控基因NYEs也進(jìn)行了初步地研究，nye1/nye2雙突變體的種子中出現(xiàn)了滯綠表型，并對(duì)生育酚含量有輕微地影響，但是超量表達(dá)NYE1卻引起了生育酚近一半含量的降低。說(shuō)明了無(wú)論是PP還是葉綠素降解