番茄叶绿体单脱氢抗坏血酸还原酶基因的功能分析

低温胁迫是我国北方地区黄瓜、番茄、甜椒等喜温蔬菜作物保护地生产中的主要障碍因素之一。抗坏血酸（AsA）是植物细胞中最主要的抗氧化物质,逆境胁迫下叶绿体内过量活性氧的及时清除需要还原型抗坏血酸的再生。番茄叶绿体单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）是AsA再生的关键酶。克隆番茄叶绿体MDAR基因，获得含MDAR正义、反义基因的转基因番茄植株。构建番茄MDAR基因的原核表达载体，体外表达MDAR蛋白，制备抗体；Northern和Western 杂交检测转基因植株，并分析耐冷性不同品种MDAR基因的表达；测定番茄MDAR酶活性；测定番茄对照植株和转基因植株叶绿体抗坏血酸含量、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性、活性氧水平，分析光系统II反应中心D1蛋白周转，光系统I在820nm处的吸收等，探讨番茄叶绿体抗坏血酸再生与抗低温光氧化破坏之间的关系。该研究对于指导喜温蔬菜栽培和抗逆育种具有重要意义。

研究了番茄叶绿体单脱氢抗坏血酸还原酶基因（LeMDAR）的功能。①分析了该基因的表达特征，构建了正义、反义表达载体，获得转基因番茄植株。②过表达LeMDAR基因，提高了LeMDAR酶活性、还原型抗坏血酸（AsA）水平和AsA的还原状态。③构建了原核表达载体，表达融合蛋白，制备抗体。Western杂交表明，转正义番茄植株中LeMDAR已在蛋白水平过表达。④过表达LeMDAR减轻温度胁迫下PSII和PSI的光抑制，维持更高的抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性，降低活性氧含量，从而减少温度胁迫下活性氧对植物叶绿体和光合机构的破坏。⑤过表达LeMDAR基因提高番茄抗UV－B诱导的氧化胁迫能力。⑥抑制SlGGP能够降低番茄的AsA含量，增强低温胁迫下PSI和PSII的光抑制，增强番茄对低温胁迫的敏感性。过表达SlGGP使转正义基因烟草中的AsA含量增加，减轻低温胁迫下PSI和PSII的光抑制，增强D1的周转，增强了烟草抗低温胁迫的能力。