水稻磷脂酶Dal在耐鹽中的作用及其機理研究.pdf

1、磷脂酶D(PLD)在植物的生長和發(fā)育以及逆境調(diào)節(jié)中起著重要的作用。在水稻中,有17個PLD,分為PLDα(5個)、PLDβ(2個)、PLDδ(3個)、PLDη(2個)、PLDθ、PLDν(2個)、PLDζ(2個)、PLDι8類。鹽害對植物細胞產(chǎn)生滲透脅迫和離子毒害。維持K+和Na+穩(wěn)態(tài),是植物鹽脅迫下生長和生存的關(guān)鍵機制之一。然而,關(guān)于PLD與水稻耐鹽性的關(guān)系以及PLD在離子穩(wěn)態(tài)中的調(diào)節(jié)功能至今尚不清楚。本文以水稻幼苗和懸浮細胞為材料,

2、研究了鹽脅迫下水稻PLDα活性和亞細胞分布的變化,探討了PLDα與植株耐鹽性的關(guān)系。利用RNA干擾技術(shù),獲得了OsPLDα1-RNAⅰ的轉(zhuǎn)基因水稻材料,研究了OsPLDα1對編碼質(zhì)膜、液泡膜質(zhì)子泵和Na+/H+轉(zhuǎn)運蛋白的基因表達,以及細胞和幼苗組織Na+、K+含量的調(diào)節(jié)。主要研究結(jié)果如下:
　　 在100 mM NaCl處理下,0.06％1-丁醇顯著降低了水稻幼苗的株高和地上部干物重,同時地上部Na+含量比單獨Nacl處理增加了

3、18％。此結(jié)果說明PLD產(chǎn)生的磷脂酸(PA)可能影響鹽脅迫下水稻幼苗生長以及Na+的吸收和積累。
　　 NaCl誘導水稻懸浮細胞中PLDα活性增加。PLDα活性在NaCl處理1 h時達到最大值,比處理前增加2倍,1 h后PLDα活性下降。水稻懸浮細胞中OsPLDα1和OsPLDα2基因表達受NaCl處理后增加。水稻懸浮細胞中,可溶態(tài)和膜結(jié)合態(tài)的PLDα都被NaCl處理激活；100 mM NaCl處理12 h后,與膜結(jié)合PLDα活

4、性比處理前增加2倍。鹽脅迫下,可溶態(tài)PLDα1蛋白量略微下降,與質(zhì)膜和液泡膜結(jié)合的PLDα1蛋白增加。以上結(jié)果顯示NaCl處理刺激了PLDα活性,改變了PLDα在細胞中的分布。
　　 利用RNA干擾技術(shù),獲得了OsPLDα1-RNAⅰ的轉(zhuǎn)基因水稻懸浮細胞和植株,對OsPLDα1在水稻耐鹽性中的功能進行研究。RT-PCR和Western blotting結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)基因水稻懸浮細胞中的OsPLDα1基因表達相對較低,蛋白量明顯降低

5、。對野生型和轉(zhuǎn)基因水稻中的PLDα酶活性進行測定,結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因水稻的PLDα活性比野生型降低40％。
　　 在100 mM NaCl處理條件下,轉(zhuǎn)基因水稻懸浮細胞中的OsVHA-A(編碼液泡膜H+-ATPaseA亞基)、OSA2(編碼質(zhì)膜H+-ATPase)、OsNHX1(編碼液泡膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋白)和OsCDPK7(編碼Ca2+依賴性蛋白激酶)基因的表達量明顯低于野生型.OsSOS1(編碼質(zhì)膜Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運蛋

6、白)的表達量在野生型和轉(zhuǎn)基因水稻懸浮細胞中沒有明顯區(qū)別。由此可見,OsPLDα1基因沉默抑制了鹽脅迫下OsVHA-A、OSA2、OsNHX1和OsCDPK7基因的表達。在100mM NaCl處理12h,在轉(zhuǎn)基因水稻細胞中,液泡膜和質(zhì)膜的H+-ATPase活性明顯低于野生型。
　　 120 mM NaCl處理12 h,野生型和轉(zhuǎn)基因水稻懸浮細胞死亡率分別為46％和55％,DsPLDα1基因抑制導致細胞對鹽脅迫的敏感性增強。在NaC