摘要: 谷胱甘肽(glutathione，GSH)是植物组织内的一种重要的小分子三肽化合物(L-γ谷氨酰-L-半胱氨酸-甘氨酸)，在微生物，植物和所有哺乳动物细胞内都具有较高的表达量。谷胱甘肽在生物体抵御各种胁迫(如干旱，冷害，和重金属)的过程中具有十分重要的作用，... 展开 谷胱甘肽(glutathione，GSH)是植物组织内的一种重要的小分子三肽化合物(L-γ谷氨酰-L-半胱氨酸-甘氨酸)，在微生物，植物和所有哺乳动物细胞内都具有较高的表达量。谷胱甘肽在生物体抵御各种胁迫(如干旱，冷害，和重金属)的过程中具有十分重要的作用，其作用机理也一直是人们研究的热点。大豆等豆科植物组织内的GSH类物质为高谷胱甘肽(homoglutathione，hGSH)，hGSH具有GSH几乎所有的功能，其是在γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γECS)和hGSH合成酶(hGSHS)的催化作用下，通过两个依赖于ATP提供能量的反应，由谷氨酸，半胱氨酸，和丙氨酸合成。已有大量研究表明，(h)GSH的合成以及与其合成代谢相关酶类活性的提高，可增强植物对逆境的抗性。因此，γ-ECS和(h)GSHS在植物体的抗逆性反应中具有不可忽视的作用。本实验以大豆双抗品种BX10为实验材料，研究了低磷(-P)和铝毒(+Al)胁迫下γ-ECS和hGSHS酶活性的变化，并克隆其γ-ECS和hGSHS基因cDNA片段并测序验证，从分子水平分析了此两种酶的基因表达情况，并以求其在植物抗逆性中的作用，为遗传改良耐低磷和抗铝毒的大豆品种以及进一步探讨其分子机理提供必要的研究基础。结果表明： (1)-P和+Al处理均提高了BX10根和叶片γ-ECS的活性。-P处理下，与对照相比，BX10根中γ-ECS活性的最大增值为23%，叶中最大增值为36%；+Al处理下，与对照相比，BX10根中γ-ECS活性的最大增值为33.8%，叶中最大增值为32.3%。另外，在不同的处理时期，+Al处理下根中γ-ECS活性的增值始终大于其在-P处理下的增值。而叶片中γ-ECS活性在+Al处理12d时的增值明显低于其在-P处理下的增值。 (2)在处理前期，BX10根和叶片中hGSHS活性都无显著变化。随着处理时间的延长，与对照相比，根和叶片中hGSHS活性都有不同程度的上升。-P处理下根和叶中hGSHS最大增幅分别为40.3%和76%，+Al处理下根和叶片中hGSHS活性的最大增幅分别为88%和42.8%，且最大增幅都出现在不同处理的后期。 (3)半定量RT-PCR分析结果表明：-P和+Al处理均能显著增强大豆根和叶片中γ-ECS基因的表达量，但随着+Al处理时间的延长(12d)，叶片中γ-ECS的表达恢复至对照水平。随着-P处理时间的延长(12d)，大豆叶片和根中γ-ECS的表达量恢复甚至低于了对照水平；-P和+Al处理也能显著增强大豆根和叶片中hGSHS基因的表达，特别处理后期(12d)，大豆根中hGSHS基因的相对表达量快速上升。但-P处理2d时，叶片中hGSHS的相对表达量达最大值，之后表达有所下降。 研究结果表明，低磷和铝毒胁迫下大豆双抗品种BX10通过上调谷胱甘肽合成酶基因的表达，提高了谷胱甘肽合成酶的活性，增加了hGSH的生物合成速率，提高了大豆根和叶片中hGSH的水平及hGSH/hGSSG的比值，以响应低磷和铝毒胁迫，维持自身体内的代谢平衡。表明谷胱甘肽合成代谢与大豆磷高效和耐铝毒的能力密切相关，为从代谢网络层面揭示比较大豆磷高效与耐铝毒分子机制的共同性和差异性以及通过转基因技术选育多抗大豆新品种提供了必要的理论基础。 收起