盐芥谷胱甘肽过氧化物酶响应盐胁迫的分子机制研究

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX)能够清除生物体内的过氧化氢和脂质过氧化物，是抗氧化酶系统的重要成员。盐生植物盐芥对于盐渍环境具有很强的适应性，是研究植物盐渍土壤生理生态适应机制的理想模式植物。申请团队的前期研究表明，盐芥GPX在抵御盐胁迫导致的氧化伤害中发挥了核心作用。迄今为止，关于植物GPX响应高盐胁迫的研究较少，更缺乏对亚细胞定位不同的GPX各家族成员如何在盐渍土壤生理生态适应中发挥作用的研究。本项目拟基于目前的工作基础，利用免疫蛋白组学和荧光定量PCR技术，从分子水平上分析盐芥GPX各家族成员对于高盐胁迫的响应特征和适应情况，确定盐芥在盐渍土壤生理生态适应中发挥关键作用的GPX家族成员，及其具体的亚细胞定位。本研究从分子水平上深入了解高盐逆境胁迫下抗氧化酶的响应特征，结合研究不同程度盐胁迫下GPX的活性变化特征，为植物对盐渍环境的生理生态适应机制研究提供科学依据。

谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidases，GPXs）能够清除生物体内的H2O2和脂质过氧化物，是生物体内重要的抗氧化酶之一，在ROS平衡调节和逆境胁迫应答中发挥重要作用。GPXs由多个成员组成，但目前关于植物GPXs家族成员的研究，特别是响应高盐胁迫的研究较少。盐生植物盐芥(Thellungiella salsuginae)与模式植物拟南芥近缘，但却耐受高盐、低温和干旱，推测其抗氧化酶系统可能发挥了重要的作用。本项目以盐芥为材料，研究盐芥中GPXs家族成员的组成、结构以及在响应高盐、干旱等胁迫中的作用。获得了盐芥GPXs基因家族（TsGPXs）8个成员的全长序列，分别命名为TsGPX1～TsGPX8。TsGPXs的8个成员皆由6个外显子和5个内含子组成，第2到第5个外显子高度保守，且GPX的3个保守结构域在外显子上的位置具有高度的保守性。TsGPXs 8个成员的顺式作用元件主要含有激素和非生物胁迫响应元件；各成员具有不同的亚细胞定位，分别定位于叶绿体、线粒体和细胞质（膜）等。选取TsGPX3和TsGPX6构建亚细胞定位载体，进行亚细胞定位研究，显示TsGPX3定位在细胞膜上，TsGPX6定位在线粒体和内体中，与亚细胞定位预测一致。采用qRT-PCR技术和Western blotting分别从转录水平和蛋白水平研究高盐和干旱胁迫下TsGPXs 8个成员在不同组织中的表达特征，8个成员在响应逆境胁迫中存在差异，但共同参与逆境胁迫应答。构建了TsGPX8的原核表达载体，获得了融合表达蛋白。研究结果表明，TsGPXs不同成员具有结构上的保守性，在应答高盐和干旱胁迫中发挥重要作用。本项目研究结果为揭示植物中GPXs在响应逆境胁迫中的作用提供了重要的实验依据。