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地球上60%以上的人以水稻(Oryza sativa L.)为主要的粮食作物,但是盐胁迫却是导致水稻产量大幅降低的一种全球性威胁。水稻在其苗期阶段对盐较为敏感,高浓度盐(300mM-500mM NaCl)会扰动维持蛋白结构间疏水性静电平衡力,从而抑制大多数酶的活性,因此在高浓度盐的情况下,植物体内的很多代谢反应和膜功能都会受到强烈的影响。为了改善盐胁迫条件下的水稻产率,人们需要去探讨其耐受机理。在过去几年中,与盐胁迫、干旱和碱性等相关的基因已被分离和表征,最近研究表明,硫营养在植物抗击外界环境压力方面起到了重要的作用。然而盐、干旱和碱性的耐受性是通过控制多基因表达来调控,总的来说,这些基因的产物,可以减轻环境压力造成的损害,或直接增强植物耐受性。 SAC蛋白是一种双功能性的酶复合体,具有ATP硫酸化酶(ATP sulfurylase)和腺苷-5-磷酰硫酸激酶(Adenosine-5-phosphosulfate kinase)活性,在硫酸盐同化过程中起到关键的作用。SAC是仅有硫酸盐通道效应的蛋白,硫酸盐在硫酸化酶的作用下形成APS,进而在APSK的作用下形成PAPS,PAPS能够提高植物体内半胱氨酸的积累,而半胱氨酸,谷氨酸与甘氨酸会组合形成谷胱甘肽。GSH是一种能够消除体内氧化环境地化合物,GSH在植株代谢与胁迫耐受ROS方面起到关键的用途。在盐胁迫下,植物生长可以调节影响GSH和抗氧化酶的合成机制。同时很多研究表明,植物在遭受非生物胁迫时,茉莉酸(JA)可以直接通过信号网来调节植物细胞死亡过程中产生的活性氧,外源JA能促使植物的自身防御,这方面让人们更加的去关注以及研究。另外的一些证据表明,S元素的氧化还原代谢和茉莉酸的响应存在着一定的联系,例如,用外源茉莉酸处理植株能够上调一些参与半胱氨酸,蛋氨酸,和谷胱甘肽(GSH)合成以及S还原过程中相关基因的表达,最近的研究更进一步的阐述了S的氧化代谢是怎么影响茉莉酸反应的。 在本实验的研究中,我们通过利用GUS以及Western Blotting等技术手段对转基因植株分别鉴定,得到两种高表达的转基因植株SHC-7以及SHC-10,我们分析了两者之间的表达水平,选定SHC-10以及WT进行进一步的深入研究,在生理水平方面,经不同的盐浓度处理时结果显示,植株SHC-10相比WT,SHC-10中丙二醛的含量下降,谷胱甘肽,过氧化物酶和叶绿素都有明显的提高。导致这种结果的原因,我们认为有可能SAC蛋白的活性影响水稻内某种激素水平的变化。 为了验证上述假设,我们寻找出反映水稻体内茉莉酸水平含量变化的响应基因OsJAZ8,并通过RT-PCR以及SqRT-PCR手段测出WT,SHC-10相对转录水平结果表明,0mM盐浓度处理时,WT内源茉莉酸的相对表达量是SHC-10的0.54倍,然而,在60mM时,两种水稻之间的差异性非常明显,SHC-10是WT的19倍,同时在100mM时,SHC-10是WT的1倍,OsJAZ9在三个盐浓度的条件之下都表明SHC-10的相对表达量要比WT高,其在0mM两者之间的差异性最大,大概是WT的140倍。并且,与对照相比,我们发现水稻体内的SAC蛋白虽已被修饰,但其活性为APSK的Vmax为344.5(±28.611)μM/min,Km为0.23(±0.103)μM,而ATPS活性Vmax为236.5(±3.19)μM/min,Km为0.04(±0.005) mM 综上所述,结果SAC蛋白活力的测定表明,活力的增加提高了水稻对外界抗压的作用,SAC基因的表达促进植物体内半胱氨酸含量的提高,而其又是GSH原料之一,所以谷胱甘肽因此得到升高并消除体内的氧化环境,有助于还原环境的形成。同时茉莉酸在植物非生物胁迫条件下起到重要的作用,GSH含量的升高也影响着水稻体内茉莉酸响应基因OsJAZ8表达,而OsJAZ9表达量的分析得出SHC-10耐盐性优于WT。这些结果表示水稻体内,硫代谢相关基因和茉莉酸以及GSH在抗氧化代谢中有一定的联系,并且为我们提供了新的见解。