水稻OsPCS分子進化及耐Cd突變體cadH-5 ASC-GSH代謝.pdf

1、植物螯合肽(PCs)在植物累積和抵抗重金屬脅迫中起著至關重要的作用，PCs是由PC合酶(PCS)催化谷胱甘肽(GSH)通過谷氨酰半胱氨酸轉肽反應得到的。1999年3個獨立的實驗室各自從擬南芥(Arabidopsis thatiana L.)中分離到了產(chǎn)生PCs的關鍵基因尸CSo到目前為止，在高等植物中己報道了將近20個PCS基因，但在水稻(Oryzasativa L.)中僅克隆到一個基因，且其功能尚未研究。隨著模式植物擬南芥和水稻基因組

2、序列測序的完成，通過對染色體的注釋，不斷有功能不明確的基因被發(fā)現(xiàn)，我們通過生物信息學相關手段分析NCBI、TIGR和DDBJ數(shù)據(jù)庫相關水稻的序列信息，發(fā)現(xiàn)在水稻中存在14個PCS基因，分屬兩個基因亞族，即功能結構域為PHYTOCHELATIN(含133個氨基酸殘基)的PCS基因亞族和功能結構域為PHYTOCHEL_ SYNTH(含167個氨基酸殘基)的類PCS基因亞族。其中3個基因屬于PCS基因亞族，11個基因屬于類PCS基因亞族。RT

3、-PCR驗證基因存在性的結果表明：有三個基因(OsPCS3， OsPCS8，and OsPCSII)在根、根莖轉換區(qū)、節(jié)、節(jié)間、葉柄、葉及穗中均未發(fā)現(xiàn)有表達，由此推測可能為假基因或基因時序表達，而其它11個基因在葉及穗中均有表達。代表PCS基因亞族的OsPCS9可以為Cd2+和Zn2+誘導，代表類PCS基因亞族的OsPCS7可以為Hg2+和Pb2+誘導。由此表明：PCS基因亞族和類PCS基因亞族在植物生存與重金屬脫毒中起重要作用。

4、>　　 前人的研究表明：GSH和PCs在Cd脫毒中起關鍵作用，擬南芥突變體cad2-1和cadl-3分別為GSH的PCs缺失突變體，表現(xiàn)出對Cd的敏感性。植物對Cd的抗性或鈍感依賴于植物的抗氧化保護系統(tǒng)，在這個抗氧化保護系統(tǒng)中抗壞血酸-谷胱甘肽(ASC-GSH)循環(huán)起著至關重要的作用。盡管Cd不能激發(fā)費通型反應(Fenton-typereactions)，但它可以間接地激活質(zhì)膜NADPH氧化酶，從而減少受Cd脅迫組織活性氧(ROS)的

5、產(chǎn)生。我們用0.75mM CdCI2在水稻T-DNA/Ds突變體庫篩選到一個Cd耐受突變體cadH-5。用0.5mM CdCI2持續(xù)處理2d、4d、6d、8d及12d，結果表明：在根、莖、葉中突變體與野生型相比均積累較多的Cd，因此突變體是一個相對于野生型是Cd高積累的植物；亞細胞分布顯示，細胞壁、細胞液及膜系統(tǒng)中突變體與野生型相比均積累較多的Cd，但細胞器中的累積則比較復雜：同時發(fā)現(xiàn)，不管是哪個處理點，突變體中PCs含量均高于野生型，