用一个新的油菜gun突变体研究逆境胁迫下质体－细胞核反向信号通路协调质体功能蛋白核编码基因表达的机理

质体-细胞核反向信号通路协调质体蛋白细胞核编码基因表达与质体发育和功能状态一致，这些信号通路不仅对于协调细胞核和叶绿体光合基因的表达非常重要，而且对介导植物的逆境响应反应也是至关重要的。目前对这条信号通路的了解还很少。油菜是我国重要的油料作物，其生长期常受干旱低温等逆境胁迫的影响。本项目以质体信号通路受损的油菜突变体Cr3529为材料，考察在干旱、低温和盐渍等胁迫条件下叶绿素生物合成代谢和活性氧代谢的变化，查明两者对启动逆境响应反应的不同作用；比较胁迫处理后突变体转录组和蛋白质组的变化，寻找启动逆境防御反应的关健调节因子和响应因子，并对它们的功能进行鉴定。所得结果在理论上可以丰富对质体信号启动植物逆境响应反应机理和机制的认识；在农业实践上，可以指导如何通过人为的调节控制增加油菜对逆境的适应性和抵抗力，为油菜的稳产增收服务。

对叶绿素生物合成缺陷突变体cr3529通过叶绿素生物合成前体物质氨基乙酰丙酸饲喂明确该突变体叶绿素生物合成受阻的步骤，并确认该突变体确为一新的基因组解除偶联的突变体。考察了突变体油菜在干旱胁迫下的叶绿素前体物质原卟啉IX和镁原卟啉的含量，活性氧的产生，以及光合核基因与逆境胁迫响应基因表达的变化，并结合活性氧清除剂处理考察由叶绿素生物合成和活性氧介导的质体信号在不同胁迫程度处理时的不同作用。所得结果显示出在胁迫处理程度较轻微时质体信号主要受叶绿素生物合成前体物质含量变化的影响，而在胁迫处理较为严重时调节细胞核基因表达与叶绿体功能状态一致的因素则主要是活性氧引发的质体信号。根据细胞核基因表达与叶绿素生物合成前体物质含量之间的关系，我们提出一个由叶绿素生物合成前体物质流量，而不是由某一个或某些前体物质的绝对含量代表叶绿素的生物合成状态，并由此反映叶绿体的代谢和/或功能状态作为质体信号的模型。另外，我们还对RNA的研究方法进行了研究和改进。包括系统的考察了不同变性条件下用溴化乙锭预染经甲醛变性胶分离的RNA影响染色灵敏性和随后用溴化乙锭预染的RNA进行Northern杂交时影响杂交效率的因素；通过对传统的Northern杂交技术和改进和使用一些小的技巧，提高了其检测的灵敏性，并使得这一相对技术要求较高的方法变得容易，花费少，可信和可控，因此可以在常规的分子生物学实验室中用于对RNA的分析；我们还成功建立了针对多种富含多糖多酚次生代谢产物的植物组织的RNA提取方法。另外，我们还对空心莲子草水浸提液中的化感成分进行了分离，还对空心莲子草通过化感作用影响水稻幼苗叶绿素生物合成途径中一些酶基因表达的情况进行了初步研究。