抗坏血酸(AsA)在植物体中具有重要的生理功能,并且是评价水果和蔬菜的食用品质时考虑的重要指标之一。植物细胞内AsA的生物合成已证实受线粒体呼吸链调控,但对其调控作用机理仍不够了解。在植物细胞内L-半乳糖酸内酯受L-半乳糖酸内酯脱氢酶(GLDH)催化转变成AsA,本项目拟探明总呼吸活性及不同呼吸途径对GLDH编码基因表达的调控作用,确定呼吸复合物I中是哪个(或哪些)亚基具有GLDH同工酶活性,探明在正常生长条件下和在胁迫条件下GLDH和呼吸复合物I对细胞AsA生物合成的各自贡献,从而探明线粒体呼吸链调控植物AsA生物合成的作用机理。本项目研究成果对于了解植物细胞中AsA生物合成的调控机理具有重要的理论意义,将为通过人工手段提高植物合成AsA的能力以增强植物的抗逆性能和改良植物性食物的品质提供理论基础,并将丰富和深化人们对植物呼吸作用的生物学功能及其机理的认识。
抗坏血酸(AsA)在高等植物的抗逆、抗病等过程中具有重要作用。植物细胞内的AsA在线粒体中合成,其最后一步反应(从L-半乳糖酸内酯到AsA)由L-半乳糖酸内酯脱氢酶(GLDH)催化。植物细胞内的AsA合成受线粒体呼吸链调控,但详细的调控机理仍不清楚。本项目针对线粒体呼吸链对植物抗坏血酸生物合成的调控作用开展了一些研究,证实(1)烟草悬浮细胞中除GLDH外,呼吸复合物I也可介导AsA生物合成。(2)高温胁迫(40C)48hr可明显降低烟草悬浮细胞中的AsA生物合成活性,这种影响起因于GLDH酶活性及呼吸复合物I介导的AsA生物合成活性均显著下降;但高温胁迫下烟草悬浮细胞中GLDH对AsA生物合成的相对贡献下降,而呼吸复合物I对AsA生物合成的相对贡献上升,表明线粒体呼吸链对于植物细胞处于逆境条件时的AsA生物合成可能具有重要意义。(3)高温胁迫(40C)48hr对烟草悬浮培养细胞中的GLDH编码基因的转录本水平及GLDH蛋白水平均无明显影响,表明高温胁迫导致的GLDH酶活性下降可能与其基因表达无关。(4)呼吸抑制剂处理对烟草悬浮培养细胞中GLDH编码基因的表达也无明显影响。