交替氧化酶在植物與病原物互作中的作用.pdf

1、在高等植物及部分真菌的線粒體呼吸電子傳遞鏈中除具有以細胞色素氧化酶為末端氧化酶的細胞色素主路呼吸以外，還具有一條以交替氧化酶為末端氧化酶的交替呼吸旁路途徑，它能直接將電子從輔酶Q處傳遞至分子氧形成水，而不經(jīng)過細胞復(fù)合物Ⅲ和細胞復(fù)合物Ⅳ兩個ATP形成位點，因而形成較少的ATP。該過程對水楊酸氧肟酸敏感，但對氰化物不敏感。目前發(fā)現(xiàn)交替呼吸旁路在寄主遭受生物和非生物脅迫方面具有重要的作用，尤其是與分子信號物質(zhì)活性氧共同作用參與的植物抗病毒防衛(wèi)

2、反應(yīng)更是成為研究工作的重點。
　　 菌核病是世界范圍內(nèi)能夠危害多種作物的一種真菌性病害，特別在油料作物上的危害最為嚴(yán)重，是油菜上的第一大病害，其致病菌是核盤菌，屬于子囊菌亞門，核盤菌屬。目前在核盤菌中發(fā)現(xiàn)存在交替呼吸途徑，其末端氧化酶為交替氧化酶，與植物中的交替氧化酶一樣，它能夠調(diào)控真菌在遭受氧化脅迫時的抗性，并且能夠影響核盤菌對殺菌劑的敏感性，尤其是與呼吸電子鏈抑制劑類殺菌劑互作時的研究一直都是熱門話題。核盤菌給農(nóng)業(yè)帶來了巨大

3、的損失，因此為解決這一實際性的問題尋找與殺菌劑結(jié)合的新的靶標(biāo)位點，為開發(fā)新型殺菌劑具有重要的研究意義。
　　 本文分別從交替氧化酶在植物抗病性以及真菌致病性方面展開了研究，發(fā)現(xiàn)在植物和真菌核盤菌中同時存在交替呼吸途徑，且在活性氧誘導(dǎo)劑的作用下交替呼吸途徑有利于病毒在植物中的侵染;并且能夠改變真菌的生長發(fā)育，影響真菌對殺菌劑的敏感性，本文獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1.三種交替氧化酶表達量不同的煙草在正常生長時線粒體細

4、胞色素主路呼吸相同，但交替呼吸強度不同。轉(zhuǎn)正義鏈AOX的Xanthi nn煙草株系Sn21交替呼吸能力最強，轉(zhuǎn)反義鏈AOX的Xanthi nn煙草株系Sn10交替呼吸最弱。盡管交替氧化酶在三種煙草中的表達量不一致，但交替氧化酶并不能改變煙草花葉病毒在正常葉片中的初侵染。
　　 2.外源過氧化氫并不能改變煙草對病毒的初侵染抗性，但用過氧化氫酶的抑制劑3-AT提前處理煙草能夠降低Sn21煙草對病毒的初侵染抗性，與高濃度的過氧化氫共同

5、作用后Sn21，WT, Sn10對病毒的抗性均降低。但若3-AT不提前處理煙草而直接與過氧化氫作用則三者對病毒的抗性沒有發(fā)生變化。
　　 3.低濃度的還原型谷胱甘肽并不能改變煙草對病毒的初侵染抗性，但隨著濃度的升高，煙草對病毒的抗性逐漸增強，尤其是Sn21對還原型谷胱甘肽誘導(dǎo)的病毒抗性更加敏感。但用3-AT提前處理后再與還原型谷胱甘肽共同作用則三種煙草對病毒的抗性消失。
　　 4.外源過氧化氫并不能夠改變內(nèi)源交替氧化酶基

6、因的表達和交替呼吸途徑的能力，但在3-AT的作用下能夠顯著增加Sn10和野生型WT煙草中交替氧化酶基因的表達和交替呼吸途徑的能力，而對Sn21煙草中交替氧化酶的表達和交替呼吸無影響。
　　 5.線粒體交替呼吸鏈的末端氧化酶交替氧化酶能夠促進真菌核盤菌菌絲的生長發(fā)育，菌核形成;當(dāng)核盤菌遭受氧化脅迫時能夠誘導(dǎo)交替氧化酶基因的表達，提高交替呼吸途徑的能力。
　　 6.交替氧化酶能夠降低核盤菌對嘧菌酯的敏感性，而增加核盤菌對二甲

7、酰亞胺類，苯并咪唑類，芳香烴類殺菌劑的敏感性，同時發(fā)現(xiàn)這些殺菌劑對交替氧化酶基因的表達和交替呼吸途徑有影響。
　　 本研究表明線粒體交替氧化酶在植物與病原物互作中具有重要的意義，能夠影響植物對病毒的抗性，參與真菌的生長發(fā)育，氧化脅迫抗性以及對殺菌劑的敏感性調(diào)控。關(guān)于交替氧化酶在離體葉片上的研究較少，尤其本文是以轉(zhuǎn)基因煙草為材料，研究交替氧化酶與活性氧水平對植物抗病性的影響，而關(guān)于真菌中交替呼吸途徑的研究更是很少，大部分都是與呼吸