石油污染物胁迫下紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)细胞应激分泌蛋白基因表达及功能研究

污染土壤的植物修复及其机理的研究是目前污染生态学的热点内容重要方向。然而，迄今尚缺乏修复植物对污染物代谢与解毒效应分子机制的认识。本项目以石油烃为污染标识，以具有高效修复石油污染土壤的候选植物紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为供试材料，设置根组织培养细胞及整株两个层次的污染胁迫处理，采用蛋白质组学、mRNA组学技术，系统研究其在石油污染物胁迫下分泌蛋白基因的差异表达，分离污染胁迫诱导的功能蛋白基因，推测并验证其生物功能及在蛋白集群调控系统中的地位，在分子水平上揭示石油污染胁迫下植物的解毒途径与解毒效应机制。本项目是首次利用蛋白质组学、转录组学技术探究石油污染胁迫诱导植物效应分子新途径，将充分反应污染物与植物的互作关系，为建立石油污染修复植物在细胞、分子水平上的高效筛选方法，提高选择效率提供新的思路和理论依据。对石油污染修复植物的进一步筛选和改造具有重要的科学价值和指导意义。

本项目以石油烃为污染标识，以候选植物紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为供试材料，设置根组织培养细胞及整株两个层次的污染胁迫处理，系统研究其在石油污染物胁迫下分泌蛋白基因的差异表达，在分子水平上揭示石油污染胁迫下植物的耐受与解毒效应机制。.在5-40g/ kg浓度范围的石油污染胁迫处理，比较4种花卉植物的发芽率、根形态变化等生理指标，均表明紫茉莉对石油污染的耐受性最强，适宜的胁迫浓度范围为5-10 g/ kg。抗氧化酶系活性及脯氨酸测定，证明紫茉莉具有较强的抗氧化能力和渗透调节能力。.研究表明具有高效石油降解能力的紫茉莉与微生物联合修复效果最好，在土壤石油污染浓度为10g/kg以内时，降解率可高达87.9±5.31%，是自然降解组的7.57倍。贡献率分析推测植物根系的体外降解及根系分泌物与微生物的互作是紫茉莉修复污染土壤的重要途径。.通过紫茉莉的转录组差异表达测序分析， 41485条基因得到注释，其中分泌蛋白基因709条，差异基因72条，包括漆酶、富含半胱氨酸的受体蛋白激酶25相似蛋白、Ser/Thr受体蛋白激酶、WRKY22、受体蛋白激酶、过氧化物酶、转运相关蛋白质等。.采用单细胞悬浮体系的方法获得分泌蛋白并进行差异表达谱分析，到得内切-1,4-β-葡聚糖酶前体、富含半胱氨酸分泌蛋白38相似蛋白、过氧化物酶5亚型1等10种差异表达的分泌蛋白。与转录组学分析相比较，石油污染胁迫的紫茉莉在胞外区域、电子载体、转运蛋白、抗氧化活性、转录调节等类型的蛋白质中有类似的变化趋势，相互印证了紫茉莉对石油污染的分子表达特征。.利用实时定量PCR的方法，分析紫茉莉对石油浓度和处理时间的响应关系，结果表明，候选基因富含半胱氨酸的受体蛋白激酶、富含亮氨酸的受体蛋白激酶，WWRKY 22、天冬氨酸蛋白酶asp1前体、过氧化物酶、受体蛋白激酶等12种蛋白对处理时间有上调表达响应。可见，紫茉莉的应激反应与细胞抗氧化反应、细胞壁的合成与降解、核酸信息传递的调控等有重要的相关性。.经系统研究，表明紫茉莉对石油污染的强污染耐受性源于其具有较强电子传递能力和自由基反应的氧化还原能力。石油污染胁迫可以激活胞外区域等蛋白表达，促进次生代谢产物生成及胞外酶分泌，提高石油降解率。本研究为紫茉莉应激表达探明了方向，为建立石油污染修复植物在细胞、分子水平上的高效筛选方法，提高选择效率提供理依据。