【摘要】：谷胱甘肽(Glutathione,GSH)是廣泛存在于細(xì)胞中的一種活性巰基短肽。谷胱甘肽對(duì)于維持細(xì)胞正常的氧化還原環(huán)境具有重要作用。谷胱甘肽是由γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(gshA編碼)和谷胱甘肽合成酶(gshB編碼)兩個(gè)酶催化合成的。華癸中慢生根瘤菌(Mesorhizobium huakuii)是一種能夠與豆科植物紫云英建立共生關(guān)系的革蘭氏陰性細(xì)菌,它能通過與宿主植物形成的根瘤來固定大氣中的N_2,從而轉(zhuǎn)換成氨,為植物的生長提供所需的氮源,同時(shí)宿主植物也將為根瘤菌的固氮過程提供一定的能量。通過生物信息分析,在華癸中慢生根瘤菌7653R中發(fā)現(xiàn)了谷胱甘肽合成酶基因gshB(MCHK_5809)。本研究通過構(gòu)建華癸中慢生根瘤菌谷胱甘肽合成酶gshB基因的突變體,來研究gshB基因在根瘤菌自由生長、抗氧化和共生固氮中的功能。通過生長和氧化物抑菌實(shí)驗(yàn),研究了gshB在華癸中慢生根瘤菌7653R生長和氧化應(yīng)急狀態(tài)下的功能。gshB突變體MHgshB不能有效地利用蔗糖、果糖、麥芽糖、葡萄糖、甘露醇等化合物作為唯一碳源生長。同時(shí)對(duì)于谷氨酸、谷氨基酸、還原型谷胱甘肽、半胱氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等多種氨基酸的利用效率也顯著降低,表明谷胱甘肽是有效轉(zhuǎn)運(yùn)碳源和氨基酸所必需的物質(zhì)。MHgshB在無機(jī)氧化物過氧化氫(H_2O_2)和有機(jī)氧化物叔丁基過氧化氫(t-BHP)脅迫下敏感,但是對(duì)于有機(jī)氧化物過氧化氫異丙苯(CuOOH)的氧化脅迫沒有影響。因此,谷胱甘肽在某些抗氧化脅迫中有著重要的作用。通過華癸中慢生根瘤菌與紫云英的盆栽實(shí)驗(yàn),研究了gshB基因在共生固氮中的功能。雖然gshB突變體形成的是紅色根瘤,并且其結(jié)瘤數(shù)量與野生型相比沒有差異,但是其固氮量減少了70%。根瘤切片和電鏡結(jié)果表明:gshB突變株形成的根瘤含有少量正常類菌體以及大量正在衰亡的類菌體,表明谷胱甘肽在根瘤菌與紫云英共生固氮以及防止根瘤早衰方面有重要作用。通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)實(shí)驗(yàn),研究了相關(guān)基因在H_2O_2脅迫下和共生條件下的表達(dá)量。結(jié)果表明,支鏈氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)相關(guān)基因braE、braG,氨基酸通透酶基因aapJ、aapQ的表達(dá)量不僅沒有降低反而有所增加。表明谷胱甘肽不是通過調(diào)控Bra和Aap轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄水平來影響氨基酸運(yùn)輸。過氧化氫-過氧化物酶基因katG表達(dá)量顯著上調(diào),而與電子傳遞相關(guān)的調(diào)控基因Hmus、RhtA的表達(dá)量沒有顯著變化,表明谷胱甘肽的缺失會(huì)啟動(dòng)機(jī)體內(nèi)其他抗氧化機(jī)制發(fā)揮應(yīng)急反應(yīng),從而導(dǎo)致其它抗氧化基因表達(dá)量增加。此外,根瘤固氮基因nifH、nifD表達(dá)量都顯著下調(diào),表明谷胱甘肽缺失會(huì)降低固氮基因的表達(dá),從而導(dǎo)致根瘤固氮活性降低。
【圖文】：

圖 1.1 ROS 引起的氧化傷害（引自 SimonV,2010）Figure1.1The damage caused by ROS(from SimonV,2010)體內(nèi)活性氧的清除機(jī)制OS 水平超過自身的承受能力時(shí)就會(huì)對(duì)細(xì)胞造成氧化損傷，生物列復(fù)雜的抗氧化機(jī)制用以維持 ROS 的穩(wěn)態(tài)[13]。在細(xì)胞內(nèi)存在的包括：過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、超SOD）、谷氧還蛋白系統(tǒng)（Glutaredoxin system）、硫氧還蛋白系 system）等，以及非酶促抗氧化體系包括：谷胱甘肽、硫氧還原（Ve）、β-胡蘿卜素和黃酮類物質(zhì)、多酚類以及抗壞血酸（ASC）分非酶類的抗氧化劑機(jī)體不能自己合成需要從食物中獲得，從而體系中非酶促抗氧化體系所占的比例不大[15]。見的非酶促抗氧化

有一些植物比如：豆科類的植物并不會(huì)受到外界環(huán)境變化的影響，這植物體內(nèi)抵抗外界環(huán)境變化帶來的氧化脅迫的過程中具有不可替代的谷胱甘肽胱甘肽是一種特殊的氨基酸衍生物，它的活性位點(diǎn)為于半胱氨酸的菌中谷胱甘肽的生物合成是由 ATP 相關(guān)酶催化完成的兩步過程。首胺酰半胱氨酸合成酶的作用下 L-谷氨酸、L-半胱氨酸合成 γ-谷胺酰然后，甘氨酸與 γ-谷胺酰半胱氨酸在谷胱甘肽合成酶的作用下合成谷正常條件下，，谷胱甘肽在細(xì)胞中有還原型（GSH）和氧化型（GSSG，并且在谷胱甘肽還原酶（GR）和谷胱甘肽氧化酶（GPx）的作用（圖 1.2）。一般情況下，在生物體內(nèi)發(fā)揮抗氧化作用的是還原型谷可以保護(hù)機(jī)體免受外界環(huán)境的傷害[18-19]。
【學(xué)位授予單位】：中南民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q939.114

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊衛(wèi)東;李廷強(qiáng);丁哲利;楊肖娥;;旱柳幼苗抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)及谷胱甘肽代謝對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2014年05期

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本文編號(hào)：2598914