高温胁迫下线粒体UCPs调控番茄光合碳同化和redox信号的机理研究

高等植物线粒体中的解偶联蛋白(UCPs)在对环境胁迫因子的响应中具有重要的调节作用，但具体机制尚不明确。本项目在申请者发现线粒体UCP激活可显著提高番茄高温抗性的基础上，利用VIGS 和转基因方法构建UCPs不同表达活性植株，分析高温胁迫下线粒体UCPs在调控光合羧化能力、呼吸速率和电子流传递中的作用；通过分析化学、共聚焦扫描显微技术、Real-time PCR等手段分析线粒体UCPs表达量对不同细胞器ROS、GSH/GSSG和AsA/DHA等redox信号、抗氧化酶活性及卡尔文循环关键酶活性及其基因表达的响应，在此基础上，探讨光呼吸以及苹果酸代谢关键酶在解偶联蛋白介导的高温胁迫调控中的节点作用，解析线粒体UCPs 在热胁迫中提高光合能力及抗性的作用机制。研究可望阐明线粒体UCPs介导的光合作用羧化能力的提高以及redox信号的调节机制，探索一条基于线粒体的蔬菜抗性、产量提高的新途径。

本文以烟草脆裂病毒(TRV)和番茄为材料，选择八氢番茄红素去饱和酶基因(PDS)作为参照基因，构建了TRV-LePDS和TRV-LeUCP重组质粒，建立了LePDS和LeUCP基因VIGS体系，LePDS基因沉默植株的叶片出现典型的光漂白现象；LeUCP基因沉默植株其基因表达量显著降低。利用TRV-LeUCP基因沉默植株，研究了番茄LeUCP基因对光合参数以及相关酶活性、荧光参数、电子流分配的影响，分析了LeUCP基因对线粒体呼吸、活性氧积累、交替氧化酶的影响。结合三羧酸循环中的顺乌头酸酶活性和柠檬酸含量及氧化还原状态的变化，探明了线粒体解偶联蛋白对Redox状态的影响。同时，在MVV、高温以及灰霉病逆境条件下，分析了线粒体解偶联蛋白在氧化胁迫下的系统保护作用。项目共发表论文10篇，其中SCI论文7篇，授权发明专利3项，获省部级科技成果奖励2项。