论文部分内容阅读
类胡萝卜素是存在于生物体中的一种十分重要的色素。它不仅是光合作用的捕光色素和光保护色素,还是脱落酸和独脚金素等植物激素的合成前体,对植物的生长发育至关重要;人类和动物不能自主合成类胡萝卜素,只能通过食物摄取并合成体内必需物质,因此相关研究对改善人类健康有重要意义。目前,类胡萝卜素的研究主要集中在生物合成途径及相关酶的功能等方面,类胡萝卜素的合成调节及影响机理还不太清楚。ZISO是类胡萝卜素合成中的异构酶,能催化9,15,9-三顺式-ζ-胡萝卜素异构化为9,9-二顺式-ζ-胡萝卜素,该异构作用也能被光调控;在光下该异构作用无需ZISO催化也可进行,因此该酶的生物学作用仍存在争议。本论文以拟南芥ZISO突变体为实验材料,探讨ZISO在不同光照条件下的生物学功能。本论文的研究结果表明:ZISO突变体具有真叶变黄、植株矮小、发育迟缓的表型;ZISO超表达转基因拟南芥的其中几个株系也表现出叶片变黄、根变短、植株偏小的早衰表型。亚细胞定位和组织定位发现ZISO是定位在质体上的蛋白,它在生命活动旺盛的部位(如叶片、花、未成熟的果荚)表达量较高,在暗培养的黄化苗的子叶、下胚轴、根中都有表达。ZISO可能参与到光形态建成中,ZISO突变后表现出对光的敏感性增强,类胡萝卜素的缺失会一定程度的抑制根的生长。ZISO的缺失对光保护有影响,强光条件下ZISO突变体子叶无法变绿而当减少光照强度或光照时间时,突变体表型会消失。为了深入探究光信号与类胡萝卜素合成之间的关系,研究了不同光照下光敏色素突变体phyAphyB和光敏色素互作因子突变体pifQ中PSY和ZISO的表达水平,结果表明在pifQ中,暗处理促进PSY表达但抑制ZISO表达,而光处理下PSY和ZISO基因的表达量都降低。本论文的研究结果表明ZISO无论在光照或黑暗条件下均有重要的生物学功能,它的表达受光信号影响,缺失该基因可导致植物生长发育和光合作用异常。ZISO的表达调控及其对植物生长发育的作用机理仍有待进一步研究。