小麦甲硫氨酸亚砜还原酶基因TaMSRA4.1逆境应答机制
发布时间：2022-01-25 04:27
小麦作为世界上分布最广泛、种植面积和产量最大的粮食作物之一,其加工成品最为丰富,在现代农业发展中具有重要地位。然而小麦属于甜土作物,耐逆性比较差,随着水资源的日益匮乏以及土地盐碱荒漠化的日趋严重,众多非生物胁迫例如高盐、干旱等对小麦产量的增加及品质的提高造成了很大的负面影响。因此,分离和鉴定新的抗逆基因,利用常规技术和现代生物技术培育抗逆和高产小麦新种质或新品种是今后我国小麦育种的重要方向。从本实验室前期构建的小麦渐渗系耐盐新品种山融3号（SR3）的抗盐芯片数据中发现甲硫氨酸亚砜还原酶（MSR）家族部分成员可能参与了抗逆响应。本研究以克隆自小麦SR3的甲硫氨酸亚砜还原酶TaMSRA4.1基因为研究对象,前期的研究基础表明TaMSRA4.1基因具有MSRA基因的典型特点;其表达产物定位于叶绿体;表达分析发现其在根、茎和叶中均表达,叶中表达量最高;转化拟南芥表明其过表达增加了拟南芥的抗盐性。在此基础上,本论文进一步研究了其在小麦中的作用及其应对非生物胁迫盐和旱的机制,主要研究内容及结果包括:1.TaMSRA4.1分子结构特征及酶学性质分析前面的研究基础表明TaMSRA4.1和其它高等植物来...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１逆境的分类（王彩香，２０１１）
（Ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ?ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ，?ＭｅｔＳＯ）。由于甲硫氨酸是一个手性分子，具有旋光性，氧化后的硫??原子是一个手性原子，存在两种构型，互为同分异构体，分别称为Ｓ型甲硫氨酸亚砜??（Ｍｅｔ－Ｓ－ＳＯ）和Ｒ型甲硫氨酸亚砜（Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ）（图１－３）。??ＣＯＯＨ?Ｏ??Ｉ?Ｉ??ＣＨ?—＜ＣＨ２）２＊＊??ＮＨ２?ＣＨ３??ｒｎｅｍｋ＞ｎｍｅ？Ｓ＂ＳｕＩｆｏｘ丨、??Ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ?Ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ??ｃｈ－（ＣＨ２）２－Ｓ＾?＾?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ＾？＾ｕｌｆｏｘｉｄｅ?ｃｈ－（ＣＨ２）２－Ｓ＾??ＮＨ２?ＣＨ３?ＣＯＯＨ?ｎｈ２?ＣＨ３??ＣＨ－（ＣＨ２）２－Ｓｈ〇??ＮＨ２?ＣＨ３??图１－３蛋白质中甲硫氨酸亚砜还原酶的作用途径（Ｋｉｍ和Ｇｌａｄｙｓｈｅｖ，?２０１２）。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｆ?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ?ｓｕｌｆｏｎｅ?ｒｅｄｕｃｔａｓｅ?ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎ?（Ｋｉｍ?ａｎｄ?Ｇｌａｄｙｓｈｅｖ，?２０１２）．??值得庆幸的是，这些反应均是可逆的，ＭｅｔＳＯ可在甲硫氨酸亚砜还原酶作用下，由氧??化态的甲硫氨酸亚砜还原为Ｍｅｔ?（Ｂｒｏｔ?ａｎｄ?Ｗｅｉｓｓｂａｃｈ，?２０００）。ＭＳＲ不但可将游离型的ＭｅｔＳＯ??还原，还可以将肽型的ＭｅｔＳＯ还原为Ｍｅｔ，从而修复受损的氨基酸或蛋白质，恢复其功能??（Ｂｅｃｈｔｏｌｄ?ｅｔ?ａｌ．
甲硫氨酸亚砜（Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ）。并不能还原分布于蛋白质表面的Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ?（Ｈｏ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。??１．４．３?ＭＳＲ的催化机制??ＭＳＲＡ和ＭＳＲＢ的催化反应模式较为相似（图１－５）：首先，催化Ｃｙｓ残基形成次磺??酸，同时，ＭｅｔＳＯ被还原为Ｍｅｔ；其次，ＭＳＲ自身的两个Ｃｙｓ残基脱水形成一个分子内二??硫键；最后，分子内二硫键的还原。另外，由于不同种类的ＭＳＲ中保守Ｃｙｓ残基数目以??及蛋白质一级结构和高级结构位置的不同，具有不同的催化还原反应方式。??在图１－５中，ＣｙｓＡ、ＣｙｓＢ、ＣｙｓＣ表示ＭＳＲ中参与反应的保守Ｃｙｓ残基。次磺酸的还??原可以通过一个外部Ｒ（ＳＨ）２作为电子供体（Ｐａｔｈｗａｙ丨），回到还原态。此类供体有硫氧还蛋??白（Ｔｒｘ）、谷胱甘肽（ＧＳＨ）、谷氧还蛋白（Ｇｒｘ）等。在具有两个保守Ｃｙｓ残基的酶中，ＣｙｓＢ??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heme Oxygenase-1 is Associated with Wheat Salinity Acclimation by Modulating Reactive Oxygen Species Homeostasis[J]. Yanjie Xie 1 , Weiti Cui 1 , Xingxing Yuan 2 , Wenbiao Shen 1 and Qing Yang 1 1 College of Life Sciences, Cooperative Demonstration Laboratory of Centrifuge Technique, Nanjing Agricultural University and Beckman Coulter Ltd. Co., Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China 2 The Institute of Vegetable Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(08)
[2]非生物胁迫下植物体内活性氧清除酶系统的研究进展[J]. 奉斌,代其林,王劲. 绵阳师范学院学报. 2009(11)
[3]蛋氨酸硫氧化物还原酶研究进展[J]. 孙辉,韩福生. 国际病理科学与临床杂志. 2009(05)
[4]盐胁迫下蚕豆幼苗抗氧化酶动态变化研究[J]. 时丽冉. 农业科技通讯. 2009(03)
[5]Involvement of carbon monoxide produced by heme oxygenase in ABA-induced stomatal closure in Vicia faba and its proposed signal transduction pathway[J]. CAO ZeYu, HUANG BenKai, WANG QingYa, XUAN Wei, LING TengFang, ZHANG Bo, CHEN Xi, NIE Li & SHEN WenBiao College of Life Sciences, Laboratory Centre of Life Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China. Chinese Science Bulletin. 2007(17)
[6]植物细胞中的活性氧及其生理作用[J]. 田敏,饶龙兵,李纪元. 植物生理学通讯. 2005(02)
[7]植物对非生物胁迫的生理响应及甘蔗抗旱抗寒性研究进展[J]. 李富生,何丽莲. 甘蔗. 2004(01)
[8]Biolistic PDS—1000/He基因枪的使用方法[J]. 朱建楚,布都会,于新智,王新中. 陕西农业科学. 2003(06)
[9]水分胁迫与活性氧代谢[J]. 时忠杰,胡哲森,李荣生. 贵州大学学报(农业与生物科学版). 2002(02)
[10]活性氧、自由基与植物的衰老[J]. 杨淑慎,高俊凤. 西北植物学报. 2001(02)
博士论文
[1]小麦渐渗系山融3号盐胁迫应答基因TaHB30和TaCHP的功能鉴定[D]. 赵欣.山东大学 2012
[2]小麦类黄酮合成途径基因TaFLS1与TaANS1的逆境应答机制研究[D]. 李伟.山东大学 2011
硕士论文
[1]小麦甲硫氨酸亚砜还原酶基因家族的分子鉴定与生理功能研究[D]. 黄舒.山东大学 2013
本文编号：3607896
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１逆境的分类（王彩香，２０１１）
（Ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ?ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ，?ＭｅｔＳＯ）。由于甲硫氨酸是一个手性分子，具有旋光性，氧化后的硫??原子是一个手性原子，存在两种构型，互为同分异构体，分别称为Ｓ型甲硫氨酸亚砜??（Ｍｅｔ－Ｓ－ＳＯ）和Ｒ型甲硫氨酸亚砜（Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ）（图１－３）。??ＣＯＯＨ?Ｏ??Ｉ?Ｉ??ＣＨ?—＜ＣＨ２）２＊＊??ＮＨ２?ＣＨ３??ｒｎｅｍｋ＞ｎｍｅ？Ｓ＂ＳｕＩｆｏｘ丨、??Ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ?Ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ??ｃｈ－（ＣＨ２）２－Ｓ＾?＾?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ＾？＾ｕｌｆｏｘｉｄｅ?ｃｈ－（ＣＨ２）２－Ｓ＾??ＮＨ２?ＣＨ３?ＣＯＯＨ?ｎｈ２?ＣＨ３??ＣＨ－（ＣＨ２）２－Ｓｈ〇??ＮＨ２?ＣＨ３??图１－３蛋白质中甲硫氨酸亚砜还原酶的作用途径（Ｋｉｍ和Ｇｌａｄｙｓｈｅｖ，?２０１２）。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｅ?ａｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙ?ｏｆ?ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ?ｓｕｌｆｏｎｅ?ｒｅｄｕｃｔａｓｅ?ｉｎ?ｐｒｏｔｅｉｎ?（Ｋｉｍ?ａｎｄ?Ｇｌａｄｙｓｈｅｖ，?２０１２）．??值得庆幸的是，这些反应均是可逆的，ＭｅｔＳＯ可在甲硫氨酸亚砜还原酶作用下，由氧??化态的甲硫氨酸亚砜还原为Ｍｅｔ?（Ｂｒｏｔ?ａｎｄ?Ｗｅｉｓｓｂａｃｈ，?２０００）。ＭＳＲ不但可将游离型的ＭｅｔＳＯ??还原，还可以将肽型的ＭｅｔＳＯ还原为Ｍｅｔ，从而修复受损的氨基酸或蛋白质，恢复其功能??（Ｂｅｃｈｔｏｌｄ?ｅｔ?ａｌ．
甲硫氨酸亚砜（Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ）。并不能还原分布于蛋白质表面的Ｍｅｔ－Ｒ－ＳＯ?（Ｈｏ?ｅｔ?ａｌ．，２０００）。??１．４．３?ＭＳＲ的催化机制??ＭＳＲＡ和ＭＳＲＢ的催化反应模式较为相似（图１－５）：首先，催化Ｃｙｓ残基形成次磺??酸，同时，ＭｅｔＳＯ被还原为Ｍｅｔ；其次，ＭＳＲ自身的两个Ｃｙｓ残基脱水形成一个分子内二??硫键；最后，分子内二硫键的还原。另外，由于不同种类的ＭＳＲ中保守Ｃｙｓ残基数目以??及蛋白质一级结构和高级结构位置的不同，具有不同的催化还原反应方式。??在图１－５中，ＣｙｓＡ、ＣｙｓＢ、ＣｙｓＣ表示ＭＳＲ中参与反应的保守Ｃｙｓ残基。次磺酸的还??原可以通过一个外部Ｒ（ＳＨ）２作为电子供体（Ｐａｔｈｗａｙ丨），回到还原态。此类供体有硫氧还蛋??白（Ｔｒｘ）、谷胱甘肽（ＧＳＨ）、谷氧还蛋白（Ｇｒｘ）等。在具有两个保守Ｃｙｓ残基的酶中，ＣｙｓＢ??１９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heme Oxygenase-1 is Associated with Wheat Salinity Acclimation by Modulating Reactive Oxygen Species Homeostasis[J]. Yanjie Xie 1 , Weiti Cui 1 , Xingxing Yuan 2 , Wenbiao Shen 1 and Qing Yang 1 1 College of Life Sciences, Cooperative Demonstration Laboratory of Centrifuge Technique, Nanjing Agricultural University and Beckman Coulter Ltd. Co., Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China 2 The Institute of Vegetable Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(08)
[2]非生物胁迫下植物体内活性氧清除酶系统的研究进展[J]. 奉斌,代其林,王劲. 绵阳师范学院学报. 2009(11)
[3]蛋氨酸硫氧化物还原酶研究进展[J]. 孙辉,韩福生. 国际病理科学与临床杂志. 2009(05)
[4]盐胁迫下蚕豆幼苗抗氧化酶动态变化研究[J]. 时丽冉. 农业科技通讯. 2009(03)
[5]Involvement of carbon monoxide produced by heme oxygenase in ABA-induced stomatal closure in Vicia faba and its proposed signal transduction pathway[J]. CAO ZeYu, HUANG BenKai, WANG QingYa, XUAN Wei, LING TengFang, ZHANG Bo, CHEN Xi, NIE Li & SHEN WenBiao College of Life Sciences, Laboratory Centre of Life Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China. Chinese Science Bulletin. 2007(17)
[6]植物细胞中的活性氧及其生理作用[J]. 田敏,饶龙兵,李纪元. 植物生理学通讯. 2005(02)
[7]植物对非生物胁迫的生理响应及甘蔗抗旱抗寒性研究进展[J]. 李富生,何丽莲. 甘蔗. 2004(01)
[8]Biolistic PDS—1000/He基因枪的使用方法[J]. 朱建楚,布都会,于新智,王新中. 陕西农业科学. 2003(06)
[9]水分胁迫与活性氧代谢[J]. 时忠杰,胡哲森,李荣生. 贵州大学学报(农业与生物科学版). 2002(02)
[10]活性氧、自由基与植物的衰老[J]. 杨淑慎,高俊凤. 西北植物学报. 2001(02)
博士论文
[1]小麦渐渗系山融3号盐胁迫应答基因TaHB30和TaCHP的功能鉴定[D]. 赵欣.山东大学 2012
[2]小麦类黄酮合成途径基因TaFLS1与TaANS1的逆境应答机制研究[D]. 李伟.山东大学 2011
硕士论文
[1]小麦甲硫氨酸亚砜还原酶基因家族的分子鉴定与生理功能研究[D]. 黄舒.山东大学 2013
本文编号：3607896
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