水孔蛋白在鲜切花采后水分胁迫中的响应与调控研究

鲜切花采后易发生水分胁迫，导致观赏品质降低乃至丧失。水孔蛋白作为细胞膜上选择性高效转运水分子膜内在蛋白，在植物水分代谢中起着十分重要的作用。本项目拟在课题组已克隆多种鲜切花水孔蛋白基因的基础上，创新性地把水孔蛋白与鲜切花水分胁迫联系起来，着重研究水分胁迫下鲜切花水孔蛋白的基因表达与活性变化的时空特点，以及采后处理（离水/复水、Ca2+/Ca2+通道阻塞剂、不同pH环境、活性氧H2O2/活性氧清除剂等）与植物激素（乙烯、ABA等）、水孔蛋白调节剂（抑制剂HgCl2及促进剂forskolin等）对鲜切花采后水孔蛋白基因表达与活性的调控作用及对水分代谢、观赏品质的影响，进而从采后生理、生化和分子生物学等多层面、多学科，系统探讨鲜切花水孔蛋白对采后水分胁迫的响应模式与调控机制，并开拓一条"调控水孔蛋白活性=>减轻鲜切花采后水分胁迫"的新思路，为形成相应的切花采后保鲜与处理技术提供科学依据。

水孔蛋白（aquaporins，AQP）在植物水分代谢中起着关键的作用。本项目首次从香石竹、百合、唐菖蒲、白姜花等切花的叶片或花瓣等克隆得到AQPs基因（涉及PIPs和TIPs两类），并发现在其推导的蛋白质中存在植物AQPs特有的NPA（Asn-Pro-Ala）基序及其他高度保守序列。克隆和分析部分切花AQPs基因的上游启动子序列得知其中存在水分胁迫（干旱）应答、ABA应答、光调控应答、伤诱导和热激应答等元件，其意味着该AQP基因可对水分胁迫等相关逆境作出响应。切花AQPs基因表达具有明显的组织特异性并均在花瓣中有高量表达，且唐菖蒲GhPIP1;1基因及白姜花HcPIP1和HcPIP2;1很可能参与它们小花开放和花瓣凋萎过程中的水分代谢；白姜花花瓣3个PIPs基因均对水分胁迫有响应，其表达总体呈下调趋势，而这可能影响花瓣细胞水分的移动，进而导致花瓣采后快速凋萎的发生。另外，基于AQP活性抑制剂HgCl2和Ag+（AgNO3、纳米银）及恢复剂β-巯基乙醇、促进剂毛喉素（forskolin）等处理对部分切花采后水分散失、气孔开度及观赏品质等方面影响及其作用机制的研究结果，提出了“调控水孔蛋白活性=>改善切花采后水分代谢=>保持切花采后品质”的新思路。总之，本项目研究有助于揭示AQP在切花采后的响应与调控机制，并为形成相应的切花采后保鲜与处理技术提供新的理论依据。