【摘要】：光給植物生長提供了能量，因此是植物生長所必須的環(huán)境因子。但過多的光也給植物體帶來了嚴(yán)重的危害。當(dāng)捕光天線吸收的光能超過植物細胞的能量利用時，過多的光量會產(chǎn)生活性氧，攻擊光合機構(gòu)，從而導(dǎo)致光抑制。植物體在適應(yīng)高光等環(huán)境脅迫的過程中，發(fā)展出了多種抵抗環(huán)境脅迫的策略，來維持能量供應(yīng)和消耗的動態(tài)平衡，從而減緩光合機構(gòu)的損害。其中，圍繞光系統(tǒng)I的環(huán)式電子傳遞(CET)可通過增加類囊體膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度(pH)，產(chǎn)生額外的ATP，優(yōu)化碳同化，從而緩解植物體在高光等脅迫條件下的傷害。 在藍藻細胞中，NADPH脫氫酶(NDH-1)介導(dǎo)的CET (NDH-CET)是最主要的CET途徑。先前的研究結(jié)果表明：在高光條件下，許多藍藻NDH-CET活性缺失的突變體，如ndhS和slr1097，均出現(xiàn)了高光敏感的生長表型。然而，人們對如何調(diào)控NDH-CET活性的分子機理尚了解不夠。本論文通過高光策略對集胞藻6803(Synechocystis sp. strain PCC6803)轉(zhuǎn)座子突變體文庫進行廣泛地篩選，找出調(diào)控NDH-CET活性的相關(guān)蛋白因子，并在分子、生化和生理等水平上對該蛋白因子進行分析，，以期揭示出這一蛋白因子調(diào)控NDH-CET活性的新機理。相關(guān)研究成果小結(jié)如下: (1)利用高光策略對集胞藻6803轉(zhuǎn)座子突變體文庫進行了篩選，我們獲得了兩株高光生長敏感的突變體。通過葉綠素?zé)晒獾臋z測，結(jié)果表明這兩株突變體均削弱了NDH-CET的活性，且這一削弱可能由sml0013(ndhP)基因突變所導(dǎo)致的。為了肯定這一猜測，我們構(gòu)建了ndhP突變體。通過葉綠素?zé)晒饧癙700氧化還原動力學(xué)等技術(shù)對NDH-CET活性進行了測定，我們的結(jié)果證實：NdhP蛋白的缺失導(dǎo)致NDH-CET活性的損傷。 (2)為了闡明NdhP缺失如何導(dǎo)致NDH-CET受損，我們分析了ndhP突變體中NDH-1復(fù)合體在類囊體膜上的積累與組裝效率。結(jié)果表明，NdhP的缺失削弱了NDH-1L復(fù)合體的組裝效率，但并不影響NDH-1復(fù)合體在類囊體膜上的蛋白豐度。因此，NDH-1L復(fù)合體的降解是產(chǎn)生NDH-CET活性受損的原因。 (3)為了揭示NdhP是如何穩(wěn)定NDH-1L復(fù)合體，我們分析NdhP蛋白的亞細胞定位。結(jié)果表明NdhP是一個單跨膜的類囊體蛋白，并其C末端位于類囊體膜腔內(nèi)。結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)和反向遺傳學(xué)的方法，我們進一步發(fā)現(xiàn)NdhP是NDH-1L復(fù)合體所特有的亞基。進一步的研究結(jié)果還表明，NdhP是維系NDH-1L復(fù)合體穩(wěn)定性所必須。 (4)為了澄清NdhP蛋白的C末端在穩(wěn)定NDH-1L復(fù)合體中的作用機制，我們構(gòu)建NdhP蛋白C末端的缺失突變株。這一C末端的缺失導(dǎo)致了NDH-1L復(fù)合體的降解，其程度與NdhP的缺失突變株類似，并且NdhP蛋白的N末端和跨膜區(qū)不能互補這一降解表型。因此，NdhP的C末端對于NDH-1L復(fù)合體的穩(wěn)定性是必須的。 綜上所述，本論文首次在集胞藻6803中鑒定一個NDH-1L復(fù)合體特有的新亞基——NdhP，并揭示了這一亞基在藍藻細胞抵抗高光等環(huán)境脅迫條件下所扮演的重要生理功能及相關(guān)的分子調(diào)控機制。以上研究成果加深了人們對藍藻NDH-CET重要生理功能和NDH-1復(fù)合體分子構(gòu)造的理解。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：Q945.78;X173

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;The response of electron transport mediated by active NADPH dehydrogenase complexes to heat stress in the cyanobacterium Synechocystis 6803[J];Science in China(Series C:Life Sciences);2008年12期

本文編號：2656528