擬南芥葉綠素代謝與維生素E合成代謝的關系研究.pdf

1、維生素E（生育酚和生育酚三烯）作為一種只能在光合細菌和綠色植物合成的重要抗氧化物質，是人體和動物所必需的脂溶性維生素，在我們的日常膳食中起著不可或缺的作用。利用綠色植物尤其是油料作物高效生產(chǎn)天然維生素E是滿足人們對其需要不斷增長的重要途徑。從以往的研究上看，大多數(shù)研究集中在生育酚的合成途徑的調控上，而在與維生素E相關的葉綠素代謝較少，具體的關系以及他們之間的代謝調控尚未清楚。因此本研究以擬南芥為研究對象，從生成底物PDP的最主要路徑一葉

2、綠素代謝途徑入手，研究葉綠素代謝途徑與PDP濃度及生育酚含量提高的關系，尋求增強植物體內PDP濃度的可行性途徑。本文圍繞葉綠素代謝與維生素E生物合成的關系開展了系列的研究，主要獲得了以下幾方面的研究結果:
　　1)擬南芥葉片中葉綠素酶的活性高低直接影響了生育酚的合成
　　首先以模式植物擬南芥葉綠素合成酶雜合突變體SALK_134433(chlsyn1-1)為研究對象，從而分析了葉片中生育酚含量與葉綠素是否合成的關系。結果表明

3、，純合突變體chlsyn1-1植株葉片的生育酚含量與野生型相比幾乎只有很少的含量，通過CHLSYN轉基因系（帶有紅色熒光標記）與chlsyn1-1雜合突變體進行雜交，得到chlsyn1-1背景純合但是又實現(xiàn)功能互補的帶標記的植株，可以作為一個很好的材料去探索葉綠素合成酶與生育酚的合成關系。這些都在遺傳學上直接證實了綠色植物中葉綠素代謝途徑是決定生育酚E合成的最主要通路。我們通過對野生型擬南芥的葉綠素合成酶進行超量表達，雖然沒有明顯增加擬

4、南芥葉片內葉綠素含量，但卻導致了生育酚含量有一定程度的下降;與之相反，人工抑制葉綠素合成酶的表達水平后，擬南芥葉片葉綠素含量與生育酚含量呈現(xiàn)出明顯的負相關關系。以上結果說明了生育酚的含量差異可以由葉綠素合成酶的表達活性高低所影響，在正常情況下，綠色組織中限制生育酚含量進一步增加的原因可能是葉綠素合成酶對生育酚合成的前體物質PDP具有超強的“回收”能力，從而導致綠色種子中生育酚的含量一般都比較低。
　　2)葉綠素降解相關脫植醇酶與生

5、育酚合成的關系
　　由于葉綠素降解過程中的植醇(phytol)是生育酚合成底物PDP的來源，因此我們通過對擬南芥衰老過程能夠作用于脫鎂葉綠素產(chǎn)生植醇的葉綠素降解酶基因PPH以及體外底物實驗認為可以分解葉綠素產(chǎn)生植醇的葉綠素分解相關酶基因AtCLH1和AtCLH2的T-DNA插入單突變體以及構建它們的雙突變體和三突變體，分別測定其生育酚的含量，結果表明這些葉綠素降解酶相關基因突變體的種子生育酚含量與野生型無明顯的區(qū)別。同樣地，PP的

6、超量表達只能增加少量的生育酚，說明其作用于底物產(chǎn)生的植醇有很小一部分參與了生育酚的合成，這也暗示了在種子發(fā)育和成熟過程中，可能還存在一個未知的能夠降解葉綠素產(chǎn)生植醇從而用于生育酚合成的葉綠素水解酶。
　　同時，我們對葉綠素降解途徑中的關鍵調控基因NYEs也進行了初步地研究，nye1/nye2雙突變體的種子中出現(xiàn)了滯綠表型，并對生育酚含量有輕微地影響，但是超量表達NYE1卻引起了生育酚近一半含量的降低。說明了無論是PP還是葉綠素降解