全 文 ：书西北植物学报!
"#$
!
%$
"
$
#$
"&!("&&%
!"#$%&#%&()$*+,""-.)/#0-/
!!
文章编号$
#""")*"!$
"
!"#$
#
"$)"&!)#!
!!!!!!!!!!!!!!!
!"#
$
#"+,",
%
-
+.//0+#""")*"!$+!"#$+"$+"&!
收稿日期$
!"#*)"1)#
&修改稿收到日期$
!"#$)"%)#%
基金项目$国家自然科学基金"
%"!"1*
#&江苏省南通市科技计划项目"
23!"#%"%"
#&大学生创新训练计划项目"
!"#%#"%"*"!#4
#
作者简介$赵
!
静"
#1&1(
#!女!在读硕士研究生!主要从事植物逆境生理与分子生物学研究
5)67.8
$
#!!,%!*
!99
+:;6
"
通信作者$朱素琴!博士!教授!主要从事植物逆境生理与分子生物学研究
5)67.8
$
<=>/>
9
.0
!
0?>+@A>+:0
高盐低温胁迫下水稻叶细胞
$%&
清除
系统的相关基因表达
赵
!
静#!梁建生!!吴雪玲#!刘晓琴#!栗会召#!朱素琴#"
"
#
南通大学 生命科学学院!江苏南通
!!,""
&
!
南方科技大学!广东深圳
$#&"$$
#
摘
!
要$采用
BCC
D
6@?E.F
水稻表达谱芯片!分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内
GHI
清除系统的相关基因表达状
况!探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用结果表明$"
#
#水稻叶细胞内
GHI
清除系统涉及
#&
个基因和%或
5IJ
!由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸(谷胱甘肽(生育酚等和抗氧化酶如超氧
化物歧化酶"
IHK
#(抗坏血酸过氧化物酶"
BLM
#(过氧化氢酶"
NBJ
#等组成"
!
#在低温逆境下!籼稻"
.)1%)##
#叶
细胞表达上调基因"
!
倍以上!下同#有
$
个!下调"
+$
倍以下!下同#基因有
!
个&粳稻"
-
)OP)#
#叶细胞表达上调基
因
$
个!下调基因
,
个"
%
#在高盐胁迫下!籼稻"
.)1%)##
#叶细胞表达上调基因有
%#
个(下调基因
#%
个&粳稻"
-
)OP)
#
#叶细胞表达上调基因
!
个!下调基因
!$
个"
*
#高盐和低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统相关基因的表达
在籼粳稻间存在较大差异!并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫
GHI
清除网络图
关键词$
GHI
&表达谱&高盐&低温&水稻
中图分类号$
Q&1
&
Q1*$+&
文献标志码$
B
(
)
*+,,#"-.*"/#0#-
1
"/$#2+$%&&234+-
1
#-
1
&
5
,6+7
$+036+!8+-+,9-!+*&306"*:";<+7
)
+*369*+&6*+,,
42BHP.0
R
#
!
3SBOTP.70/=@0
R
!
!
UVM>@8.0
R
#
!
3SVM.7;
9
.0
#
!
3S2>.<=7;
#
!
42VI>
9
.0
#
"
"
#I:=;;8;C3.C@I:.@0:@/
!
O70?;0
R
V0.W@E/.?
D
!
O70?;0
R
!
P.70
R
/>!!,""
!
N=.07
&
!I;>?=V0.W@E/.?
D
;CI:.@0:@70AJ@:=0;8;
RD
;C
N=.07
!
I=@0<=@0
!
T>70
R
A;0
R
$#&"$$
!
N=.07
#
=>,6*326
$
J;@F
X
8;E@7
X
;/.?.W@7:?.;0;C?=@70?.;F.A70?A@C@0/@/
D
/?@6.0E.:@
X
870?E@/
X
;0/@?;7Y.;?.:
/?E@//
!
Z@>/@A?=@BCC
D
6@?E.FG.:@T@0@N=.
X
?;A@A>:@?=@@F
X
E@//.;0
X
E;C.8.0
R
;CE.:@GHI/:7W@0
R
.0
R
/
D
/?@6E@87?@A
R
@0@/>0A@E/78?)/?E@//;E8;Z?@6
X
@E7?>E@)/?E@//?E@7?6@0?+J=@E@/>8?//=;Z@A?=7?
$"
#
#
G.:@GHII:7W@0
R
.0
R
I
D
/?@6.0W;8W@/#&
R
@0@/70A
%
;E5IJ/?=7?Z@E@:;6
X
;/@A;C70?.;F.A70?/
!
/>:=7/
7/:;EY7?@
!
R
8>?7?=.;0@
!
?;:;
X
=@E;8/
"
[.?76.05
#!
70A70?.;F.A70?@0<
D
6@/
!
/>:=7//>
X
@E;F.A@A./6>?7/@
"
IHK
#!
7/:;EY7?@
X
@E;F.A7/@
"
BLM
#!
:7?787/@
"
NBJ
#
70A/;;0+
"
!
#
S0:;6
X
7E./;0Z.?=?=@:;0?E;8
!
?=@E@
Z@E@$>
X
)E@
R
>87?.;0
R
@0@/
"
C;8A:=70
R
@
#
!+"
!
!
$
"+"$
!
?=@/76@7/Y@8;Z
#
70A!A;Z0)E@
R
>87?.;0
R
@0@/
"
C;8A:=70
R
@
%
"+$
!
!
$
"+"$
!
?=@/76@7/Y@8;Z
#
.0S0A.:7:>8?.W7E.)1%)##>0A@E8;Z?@6
X
@E7?>E@/?E@//
&
;?=@EZ./@
!
?=@E@Z@E@$>
X
)E@
R
>87?@A
R
@0@/70A,A;Z0)E@
R
>87?@A
R
@0@/.0P7
X
;0.:7:>8?.W7E
-
)OP)#>0A@E
8;Z?@6
X
@E7?>E@/?E@//+
"
%
#
J=@E@Z@E@%#>
X
)E@
R
>87?@A
R
@0@/70A#%A;Z0)E@
R
>87?@A
R
@0@/.0.)1%)##
!
!
>
X
)E@
R
>87?@A
R
@0@/70A!$A;Z0)E@
R
>87?@A
R
@0@/.0
-
)OP)#>0A@E=.
R
=/78.0.?
D
+
"
*
#
J=@E@Z7/7Y.
R
A.CC@E)
@0:@Y@?Z@@0?=@@F
X
E@//.;0
X
E;C.8.0
R
;CGHI/:7W@0
R
.0
R
/
D
/?@6E@87?@A
R
@0@/>0A@E/78?)/?E@//;E8;Z
?@6
X
@E7?>E@)/?E@//?E@7?6@0?.0S0A.:770AP7
X
;0.:7E.:@+\>E?=@E6;E@
!
7GHI/:7W@0
R
.0
R
0@?Z;E]
X
8700.0
R
.0E.:@E@/
X
;0/@/?;=.
R
=/78?70A8;Z?@6
X
@E7?>E@/?E@//Z7/:;0/?E>:?@A7::;EA.0
R
?;?=@BCC
D
6@?E.FG.:@
T@0@N=.
X
+
?+
5
;"*!,
$
GHI
&
@F
X
E@//.;0
X
E;C.8@
&
/78?/?E@//
&
8;Z?@6
X
@E7?>E@/?E@//
&
E.:@
!!
植物响应高盐%低温胁迫的氧化还原控制途径
是一个庞杂的抗氧化体系!该体系是在细胞质(叶绿
体"基质(类囊体膜#和线粒体"内膜和基质#等中进
行的酶促和非酶促生化反应的网络体系!涉及到光
合电子传递(呼吸链电子传递植物体内的活性氧
"
GHI
#由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸"
BIN
#(
谷胱甘肽"
TI2
#(生育酚等和抗氧化酶如超氧化物
歧化酶"
IHK
#(抗坏血酸过氧化物酶"
BLM
#(过氧
化氢酶"
NBJ
#等组成的抗氧化系统清除水
)
水循
环以及抗坏血酸
)
谷胱甘肽循环在植物抗氧化系统
中起着重要作用)#*植物的抗氧化系统活性明显受
到环境胁迫因子的影响!并且与光合作用密切相关
当光合速率和电子传递能力处于最佳状态!细胞内
的抗氧化系统维持本底水平的运行逆境条件如低
温(高盐(干旱等胁迫下!光合速率和电子传递速率
都因逆境因子的影响而显著下降!此时抗氧化系统
中的谷胱甘肽"
TI2
#(抗坏血酸"
BIN
#含量都上升
到最高值抗坏血酸在植物体内有多种重要功能!
首先!在光保护过程中起着重要作用!调节非光化学
淬灭"
OLQ
#和光化学淬灭的强度!直接调节紫黄质
去环氧化酶的活性从而调节紫黄质循环的强度)!*
其次!它是细胞内外重要的抗氧化物质
BIN
可直
接与活性氧反应而将其还原!又可作为酶的底物在
活性氧的清除过程中起作用!即在叶绿体类囊体表
面作为还原剂参与抗坏血酸过氧化物酶"
BLM
#介
导的
2
!
H
!
的清除过程在这一过程中!
BIN
氧化
成单脱氢抗坏血酸"
^K2B
#叶绿体中
BLM
发挥
正常的催化作用时!需要依赖单脱氢抗坏血酸还原
酶"
^K2BG
#(脱氢抗坏血酸还原酶"
K2BG
#(铁氧
还蛋白"
C@EE@A;F.0
!
\A
#和谷氧还蛋白"
T3G
#等参
与的
*
种反应源源不断地再生
BIN
如
BIN
分别
利用
OBK
"
L
#
2
或谷胱甘肽"
TI2
#作为电子供体!
由
^K2BG
或
K2BG
催化过氧化物酶反应中的氧
化产物得以再生!而这
!
种电子供体又可利用来自
类囊体的电子再生)%*由于
BIN
在清除活性氧的过
程中发挥作用!故在叶绿体中!它与氧的摄入(
BLM
的功能及分子氧还原相关的过程统称为+米勒
)
抗坏
血酸过氧化物酶光呼吸)**另外!
BIN
及类囊体的质
子化作用能提高紫黄质脱环氧化酶"
[K5
#的活性!促
进了紫黄质循环!紫黄质循环中的紫黄质与
B_B
的
合成密切相关!可见植物响应逆境的氧化还原控制途
径是一个相互协调的有机整体
植物抗氧化系统是近
%"
年来植物生理学研究
的热门课题之一!目前已经深入到分子水平人们
试图通过基因工程手段改变或增加某种抗氧化物质
的含量!或者增强某种抗氧化酶的活性提高逆境条
件下植物的抗氧化能力!虽然在某些植物上有一些
成功的例子)$),*!但与预期相反的结果也时有发
生))&*其原因是对氧化还原控制途径缺少+宏观,
的研究!对氧化还原控制体系中的关键"或重要#成
员缺少深入的+微观,探究本研究以水稻为研究材
料通过基因"表达谱#芯片技术!全面了解"扫描#高
盐或低温逆境下水稻基因组基因表达情况!根据已
有的研究结论将抗氧化体系中"酶类和非酶类物质#
相关基因整合在一起!构建水稻响应高盐和低温逆
境的氧化还原体系
#
!
材料和方法
@+@
!
实验材料及处理
粳稻品种-宁粳
#
号."
-
)OP)#
#(籼稻
1%##
"
.)1%)
##
#为实验材料选取健壮饱满的种子!用
#`
2
!
H
!
溶液消毒充分漂洗后
!&a
浸种
*&=
!后于
%"a
催芽
%,=
待种子露白后!挑选长势良好的种
苗播种于盛有蛭石的白瓷盘中!在植物生长箱"
4IM
#"""TI
!武汉瑞华仪器设备有限责任公司#中培养
培养温度为
%"a
%
!!a
"昼%夜#!光子通量密度为
!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#
培养过程中!每隔
!A
更换
#
次木村
_
培养液)1*!培养幼苗至
*
叶期然后进
行如下处理"
#
#对照"
Nb
#$水稻苗移入木村
_
培
养液继续培养!培养温度为
%"a
%
!!a
"昼%夜#!光
子通量密度为
!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#
"
!
#高盐逆境
"
II
#$水稻苗移入含有
O7N8
的木村
_
培养液培养!
O7N8
浓度逐渐增加!第
#
(
!
(
%
天
O7N8
浓度分别为
$"
(
#""
和
#$"66;8
%
3
培养温度为
%"a
%
!!a
"昼%夜#!光子通量密度为
!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#

"
%
#低温处理"
3J
#$水稻苗移入木村
_
培养液培养!
放入植物生长箱中!温度逐渐降低!第
#
(
!
(
%
天的温
度分别为
!"a
(
#"a
和
$a
光子通量密度为
!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#

根据上述实验设计!共形成
%
种处理第
%
天!
将
%
种处理材料于
!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#
L\K
下预
处理
!=
!然后于
#!""
"
6;8
/
6
(!
/
/
(#
L\K
下处
理
$=
!其它条件不变于高光处理后
"
和
$=
取功
能叶片放入液氮中!用于基因表达谱分析
%&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达
@AB
!
$C=
样品制备及基因芯片分析
采 用
JE.<;8
"
S0W.?E;
R
@0
!
T7.?=@E/Y>E
R
!
^K
!
VIB
#一步法提取水稻叶片中的总
GOB
!通过异丙
醇沉淀法浓缩
GOB
!并进一步采用
GO@7/
D
6.0.
/
X
.0:;8>60
试剂盒"
Q.7
R
@0
!
[78@0:.7
!
NB
!
VIB
#
对总
GOB
进行柱纯化!用分光光度计定量!甲醛变
性胶电泳质检采用
O5GN__J
改良的
GOB
扩增
标记方法合成带生物素标记的
:GOB
!将纯化后的
:GOB
与
BCC
D
6@?E.F
公司水稻全基因组芯片"该芯
片含有
*&$,*
个针对粳稻和
#!,"
个针对籼稻基因
设计的探针组#
*!a
杂交过夜!然后在芯片工作站
\8>.A.:/I?7?.;0*$"
"
BCC
D
6@?E.F
#进行芯片洗脱!采
用芯片 扫描仪
T@0@N=.
X
I:700@E%"""
"
BCC
D
)
6@?E.F
#进行扫描这些工作均由北京博奥生物有
限公司完成!每个样品重复
!
次
@+D
!
芯片图像的采集与数据分析
采用
T@0@L.FLE;*+"
图像分析软件"
BF;0S0)
/?E>6@0?/
公司#对芯片图像进行分析!把图像信号
转化为数字信号&然后对芯片上的数据用
3;Z@//
方法进行归一化&使用芯片分析软件"
I.
R
0.C.:70?B)
078
D
/./;C .^:E;7EE7
D
!
IB^
#对每种样品处理前后
的数据进行分析!差异表达基因筛选标准为表达值
#
!
倍的变化率"处理%对照#和
!
%
"+"$
"
\KG7A)
-
>/?@ALW78>@
#
结合
^BI
"
;^8@:>87EB00;?7?.;0I
D
/?@6
#系
统"包括
T@0@H0?;8;
RD
_.;8;
R
.:78LE;:@//
!
T@0@
H0?;8;
RD
N@8>87EN;6
X
;0@0?
!
T@0@H0?;8;
RD
;^)
8@:>87E\>0:?.;0
#!在线 "
=??
X
$%%
ZZZ+E.:@:=.
X
+
;E
R
%#查询相应蛋白质基因所对应的
BCC
D
6@?E.F
$b
探针组!查找这些探针组所对应的基因芯片信
号表达值!计算高盐%低温处理组与对照组的信号比
值!把这些信号比值折算为以
!
为底的对数值!对这
些对数值利用
N8>/?@E%+"
和
JE@@[.@ZW@E/.;0
#+,"
软件对可重复的差异表达基因进行
2.@E7E:=.)
:78
聚类分析
!
!
结果与分析
BA@
!
=//
5
7+6*#(
表达谱平台总
$C=
质检和芯片杂
交扫描结果
采 用
JE.<;8
"
S0W.?E;
R
@0
!
T7.?=@E/Y>E
R
!
^K
!
VIB
#一步法提取
#!
个水稻样本叶片的总
GOB
!
纯化后!紫外分光光度计测定
HK
!,"
!根据
#HKc*"
"
R
%
63GOB
的关系计算得出各
GOB
样品的浓度
"表
#
#总
GOB
样品进行
#`
甲醛变性琼脂糖凝
胶电泳!检查总
GOB
的完整性"图
#
#!
GOB
样品电
泳条带清晰!
&I
比
#&IEGOB
条带亮度接近
#d#
!
质量符合表达谱芯片实验要求
#!
个样本纯化后
:GOB
产物分别与
#!
张
T@)
0@:=.
X
#
G.:@T@0;6@BEE7
D
进行杂交和扫描!芯片
图
#
!
水稻叶片总
GOB
琼脂糖凝胶电泳
#
$
#!
泳道编号同表
#
\.
R
+#
!
B
R
7E;/@
R
@8@8@:?E;
X
=;E@/./;C?;?78GOB
@F?E7:?@ACE;68@7W@/;CE.:@
#(#!:;EE@/
X
;0A?;?=@/@
9
>@0:@0>6Y@E.0J7Y8@#
表
@
!
=//
5
7+6*#(
表达谱平台总
$C=
质检报告
J7Y8@#
!
5W78>7?.;0;C?;?78GOBC;EBCC
D
6@?E.F@F
X
E@//.;078
X
E;C.8.0
R
序号
I@
9
>@0:@
0>6Y@E
样品代码
7^?@E.78:;A@
实验处理
JE@7?6@0?
B
!,"
%
!&"
B
!,"
%
!%"
浓度
N;0:@0?E7?.;0
%"
"
R
/
"
3
(#
#
GOB
总量
J;?78GOB
%
"
R
# P)Nb)#
粳稻对照
)#N=@:]#
!
P7
X
;0.:7 !+", !+$% "+1% #$$+*
! P)Nb)!
粳稻对照
)!N=@:]!
!
P7
X
;0.:7 !+"% !+$& "+,%, #!*+,
% M)Nb)#
籼稻对照
)#N=@:]#
!
S0A.:7 !+" !+,! "+*"* 1+!
* M)Nb)!
籼稻对照
)!N=@:]!
!
S0A.:7 !+"& !+$# #+#%# !!#+,
$ P)3J)#
粳稻低温
)#3;Z?@6
X
@E7?>E@#
!
P7
X
;0.:7 !+"1 !+*& "+&#% #$1+*
, P)3J)!
粳稻低温
)!3;Z?@6
X
@E7?>E@!
!
P7
X
;0.:7 !+" !+*, "+$1 #*&+
M)3J)#
籼稻低温
)#3;Z?@6
X
@E7?>E@#
!
S0A.:7 !+"1 !+$# "+%* #*%+1
& M)3J)!
籼稻低温
)!3;Z?@6
X
@E7?>E@!
!
S0A.:7 !+"& !+*& "+1# #1"+%
1 P)II)#
粳稻高盐
)#I78.0.?
D
/?E@//#
!
P7
X
;0.:7 !+"& !+*& "+*& #*,+$
#" P)II)!
粳稻高盐
)!I78.0.?
D
/?E@//!
!
P7
X
;0.:7 #+1, !+, "+%*$ ,+,
## M)II)#
籼稻高盐
)#I78.0.?
D
/?E@//)#
!
S0A.:7 !+#" !+$% "+,"! ##&+#
#! M)II)!
籼稻高盐
!I78.0.?
D
/?E@//!
!
S0A.:7 !+"1 !+$! "+&* #,,+#
*&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
杂交扫描结果显示高盐低温下!水稻基因组中所有
基因表达的荧光原始信号强度芯片左上角有一清
晰的+
T@0@N=.
X
G.:@
,字样!四周边界点线均匀一
致!四角的点和中间的+
e
,字清晰!表明芯片质量可
靠信号检测报告表明!样品各项检测参数达到质
控要求!
H8.
R
;_!
(杂交控制探针等阳性对照信号(
看家基因信号值正常&平均背景值与噪音值较低&阳
性率数值正常这些结果说明!本组基因芯片的质
量和样品
GOB
提纯质量都很好!杂交和检测体系
亦无问题!芯片检测结果可靠
BAB
!
胁迫下水稻叶片差异表达
$%&
清除酶基因
GHI
清除系统包括清除
GHI
的酶类或蛋白和
抗氧化剂清除
GHI
的酶类或蛋白有
GHI
清除
酶(抗氧化剂再生酶和
GHI
清除蛋白等
%
类抗氧
化剂主要有抗坏血酸(谷胱甘肽等)#")#!*
GHI
清除酶有超氧化物歧化酶"
IHK
#(抗坏血
图
!
!
胁迫下水稻叶片差异表达
GHI
清除酶基因的微阵列谱
从左到右各列依次是酶及其催化反应(基因名称(基因
SK
和实验处理"
P)3J
!
M)3J
!
P)II
!
M)II
代码含义同表
#
#&
红色代表基因表达上调!绿色代表基因表达下调!黑色代表基因表达无变化&标尺下方数据表示
基因表达量变化倍数!即处理与对照基因信号强度比值&图
*
和图
,
与此相同
\.
R
+!
!
.^:E;7EE7
DX
E;C.8@;CA.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI/:7W@0
R
.0
R
@0<
D
6@/.0E.:@8@7W@/>0A@E/?E@//@/
J=@67
X
A./
X
87
D
/?=@E@/>8?/C;E7
R
.W@08./?;C
R
@0@/
!
Z.?=:;8;>EE@
X
E@/@0?.0
R
E@87?.W@@F
X
E@//.;0W78>@/
"
C;8A:=70
R
@/
#
+
N;8>60/E@
X
E@/@0?@0<
D
6@/70A:7?78
D
?.:E@7:?.;0/
!
R
@0@076@/
"
T@0@/
D
6Y;8
#!
H/TS:;A@
%
R
Y
!
70A@F
X
@E.6@0?78?E@7?6@0?/
"
P)3J
!
M)3J
!
P)II
!
M)II
!
:;A@/7E@?=@/76@7/.0J7Y8@#
#
+B8
R
@0@@F
X
E@//.;0
X
E;C.8@/
"
C;8A:=70
R
@/
#
Z@E@0;E678.<@AC;E
:;8;>ECE;6E@A?=E;>
R
=Y87:]?;
R
E@@0+G@A.0A.:7?@/
X
;/.?.W@0>6Y@E
"
?E@7?6@0?W/+:;0?E;8
#!
R
E@@0.0A.:7?@/0@
R
7?.W@@F
X
E@//.;0
"
E@
X
E@//@A
#!
70AY87:].0A.:7?@/0;:=70
R
@>
X
;0/78.0.?
D
;E:=.8/?E@//+K7?7Y@8;Z?=@/:78@
X
87?@.0A.:7?@C;8A:=70
R
@;C
R
@0@@F
X
E@//.;0
!
076@8
D
!
?=@/.
R
078.0?@0/.?
D
E7?.;;C@F
X
E@//@A
R
@0@.0?E@7?6@0?
X
870??;@F
X
E@//@A
R
@0@
.0:;0?E;8
X
870?+J=@:;8;E/:=@6@./?=@/76@7/.0\.
R
*70A\.
R
+,
$&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达
酸过氧化物酶"
BLM
#(过氧化氢酶"
NBJ
#(谷胱甘
肽过氧化物酶"
TLM
#和过氧还蛋白"
LEFG
#等)#%)#**!
在水稻中分别由
#!
(
#!
(
$
(
,
和
#%
个基因编码"图
!
#!图
!
显示了这些基因在低温或高盐逆境下的差
异表达微阵列谱
从图
!
(表
!
可以看出!在粳稻和籼稻中分别检
测到
#1
个和
#!
个差异表达的
GHI
清除酶基因
低温仅诱导
#
个
IHK
基因"
T@0_70]
$
B]#"*#,"+
#
#的表达上调!而高盐胁迫诱导表达上调的基因涉
及到
GHI
清除酶基因的所有种类!如编码
NBJ
的
3HN
0
H/"!
R
"!*""
和
3HN
0
H/",
R
$##$"
基因!编码
IHK
的
3HN
0
H/",
R
"$##"
(
3HN
0
H/",
R
"!$""
和
3HN
0
H/",
R
"!$#"
基 因!编 码
BLM
的
3HN
0
H/"&
R
*#"1"
基因!编码
LEFG
的
3HN
0
H/",
R
*!"""
基 因!编码
TLM
的
3HN
0
H/"%
R
!*%&"
基因逆境
图
%
!
差异表达
GHI
清除酶基因的统计分析
f
表示处理与对照信号强度比的倍数值!
8;
R
!
f
&
或
8;
R
!
f
$
(#
分别表示基因上调表达或下调表达水平差异显著
\.
R
+%
!
I?7?./?.:787078
D
/./;C?=@A.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI/:7W@0
R
.0
R
@0<
D
6@/
fE@
X
E@/@0?/76>8?.
X
8@W78>@;C
X
E;:@//.0
R
70A:;0?E;8/.
R
078
.0?@0/.?
D
E7?.;
&
8;
R
!
f
&
#;E8;
R
!
f
$
(#
!
E@/
X
@:?.W@8
D
>
X
E@
R
>87?@A;E
A;Z0)E@
R
>87?@A
R
@0@@F
X
E@//.;08@W@8/Z@E@/.
R
0.C.:70?8
D
A.CC@E@0?
表
B
!
水稻叶片差异表达的
$%&
清除酶基因
J7Y8@!
!
K.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI/:7W@0
R
.0
R
@0<
D
6@/.0E.:@8@7W@/
实验处理
5F
X
@E.6@0?78?E@7?6@0?
探针
SK
LE;Y@I@?SK
基因
SK
H/TS
倍数"
M
#
"
\;8AN=70
R
@
"
M
#
注释
B00;?7?.;0
P)3J
H/+*,#"+#+I#
0
7? TY
$
B]#"*#,"+# ,+$ 0^IHK
H/+#!,1%+#+I#
0
7
0
7? 3HN
0
H/"
R
*1*"" "+*& BLM!
H/BCCF+#*#!%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
%%1" "+%$ LEFG
H/+!,1&,+#+B#
0
7? 3HN
0
H/##
R
",*," "+!, LEFG
M)3J
H/+*,#"+#+I#
0
7? TY
$
B]#"*#,"+# &+!1 0^IHK
H/+1#!+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"!
R
"!*"" "+*$ NBJ
P)II
H/+%$&%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"$##" +,! \@IHK
H/+*,#"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"$
R
!$&$" !+11 0^IHK
H/+!"$"+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/",
R
"!$"" *+% IHK
H/+#!$1"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"!$#" *+$$ IHK
H/+1!,,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&!" !+$" BLM,
H/+$$,%&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%,$" !+$$ BLM*
H/+##!$+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
*#"1" !&+&$ BLM*
H/+#$,+!+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/",
R
$##$" $+#" NBJ
H/+1#!+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"!
R
"!*"" #"+& NBJ
H/+&$%1+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"%
R
!*%&" !+#* TLM*
H/+1%#%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
*!""" *+", LEFG
H/+#&$"*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&%" %+!1 BLM$
H/+#!%!+#+I!
0
7? 3HN
0
H/"*
R
$#%"" "+*1 BLF
H/+*!$#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
"11*" "+%# LEFG
H/+!!,*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"1,#" "+*% LEFG
M)II
H/+%$&%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"$##" #"+1 \@IHK
H/+*,#"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"$
R
!$&$" %+#% 0^IHK
H/+!"$"+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/",
R
"!$"" &+%$ IHK
H/+#!$1"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"!$#" +# IHK
H/+1!,,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&!" %+#* BLM,
H/+$$,%&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%,$" !+1& BLM*
H/+##!$+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
*#"1" #!+$$ BLM*
H/+#$,+!+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/",
R
$##$" !+&% NBJ
H/+1#!+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"!
R
"!*"" ,+1* NBJ
H/+1%#%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
*!""" ,+%, LEFG
!!
注$
"
+
表达上调基因!倍数
&
!+"
!
!
$
"+"$
&表达下调基因!倍数
$
"+$
!
!
$
"+"$
&下同
O;?@
$
"
+V
X
)E@
R
>87?@A
R
@0@/
!
C;8A:=70
R
@
&
!+"
!
!
$
"+"$
&
K;Z0)E@
R
>87?@A
R
@0@/
!
C;8A:=70
R
@
$
"+$
!
!
$
"+"$+
,&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
下水稻叶片内光呼吸增强!产生的超氧阴离子"
H
(
/
!
#
经过下列途径被清除$
H
(
/
!

2
!
H
!

2
!
H
该途径
的第一步反应由
IHK
催化!产生的
2
!
H
!
可被
NBJ
(或被
BLM
(或被
TLM
(或被
LEFG
催化生成
2
!
H
和其它产物!
IHK
是
GHI
清除途径中的第一
个关键酶!
NBJ
(
BLM
(
TLM
和
LEFG
是该途径的第
二个重要酶或关键酶过氧化物体参与光呼吸作
用!位于过氧化物体中的
BLM*
是
GHI
清除系统中
的第二个关键酶!及时清除
IHK
催化产生的
2
!
H
!
!高盐下!
BLM*
基因表达明显上升由图
%
和表
!
还可见!第一!差异表达的基因数和差异表达
倍数"
f
值的大小#在籼(粳稻之间有差异!说明籼(
粳稻对高盐或低温逆境的敏感性不同&第二!高盐处
理后差异表达的
GHI
清除酶基因数显著多于低温
处理!说明籼粳稻对高盐胁迫更敏感
B+D
!
胁迫下水稻叶片差异表达的抗氧化剂再生酶
基因
GHI
清除系统中的抗氧化剂主要有抗坏血酸(
谷胱甘肽等)#")#!*!在清除
GHI
的过程中抗坏血酸
"
BIN
#和谷胱甘肽"
TI2
#等抗氧化剂脱氢而被氧
化成氧化型抗氧化剂如单脱氢抗坏血酸"
^K2B
#(
脱氢抗坏血酸"
K2BIN
#(氧化型谷胱甘肽"
TIIT
#
等!此时需要抗氧化剂再生酶催化抗氧化剂还原
水稻叶片抗氧化剂再生酶有单脱氢抗坏血酸还原酶
"
^K2BG
#(脱氢抗坏血酸还原酶"
K2BG
#(谷胱甘
肽还原酶"
TG
#和谷氧还蛋白"
T3G
#等!分别由
$
个(
%
个(
*
个和
%,
个基因编码"图
*
#从图
*
和图
$
可知!低温对籼粳稻叶片
"#$%&
基因(
#$%&
基因和
&
基因表达影响小!仅诱导极少数
(&
基
因表达上调或下调例如!经低温处理后粳稻叶片
图
*
!
胁迫下水稻叶片差异表达抗氧化剂再生酶基因的微阵列谱
\.
R
+*
!
.^:E;7EE7
DX
E;C.8@;CA.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;C70?.;F.A70?
E@
R
@0@E7?.0
R
@0<
D
6@/.0E.:@8@7W@/>0A@E/?E@//@/
&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达
中!仅有一个编码
(&
基因表达下调!无表达上调
相关基因&籼稻中有
!
个编码
(&
基因表达上调!
分别是
3HN
0
H/#!
R
%$%*"
和
3HN
0
H/"#
R
!#*"
基
因!无相关表达下调基因高盐胁迫可诱导籼粳稻
许多抗氧化剂再生酶基因的表达 变 化!包 括
"#$%&
基因(
#$%&
基因(
&
基因和
(&
基
因经高盐胁迫后粳稻中有

个表达上调的抗氧化
剂再生酶基因!
1
个表达下调的相关基因&籼稻中有
##
个表达上调相关基因和
,
个表达下调的相关基
因!其中
%
个
(&
基因"
3HN
0
H/"#
R
"1&%"
!
3HN
0
H/#!
R
%$%*"
和
3HN
0
H/"#
R
!#*"
#值得关注"表
%
#
3HN
0
H/"#
R
"1&%"
基因在
P)3J
(
M)3J
(
P)II
(
图
$
!
差异表达抗氧化剂再生酶基因的统计
\.
R
+$
!
I?7?./?.:787078
D
/./;C?=@A.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;C70?.;F.A70?E@
R
@0@E7?.0
R
@0<
D
6@/
表
D
!
水稻叶片差异表达的抗氧化剂再生酶基因
J7Y8@%
!
K.CC@E@0?8
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;C70?.;F.A70?E@
R
@0@E7?.0
R
@0<
D
6@/.0E.:@8@7W@/
实验处理
5F
X
@E.6@0?78
?E@7?6@0?
探针
SK
LE;Y@I@?SK
基因
SK
H/TS
倍数"
M
#
"
\;8AN=70
R
@
"
M
#
注释
B00;?7?.;0
P)3J H/+###,,+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"#
R
"1&%" "+** T3G
M)3J
H/+$#$%+#+B#
0
7?
H/+%#"&&+#+I#
0
7?
3HN
0
H/#!
R
%$%*"
3HN
0
H/"#
R
!#*"
*+#*
!+1
T3G
T3G
P)II
H/+*#$*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
$,&$" !+" TG
H/+1$*&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
"1$" %+$! T3G
H/+%#"&&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
!#*" ##+*$ T3G
H/+1$&*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
#"$" *+"% T3G
H/+#*#*&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
",$" %+$% T3G
H/+%,$!+!+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
%*,!" !+& T3G
H/+$$*"!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/##
R
*%$!" !+!* T3G
H/+!"$*"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
*&"" "+*! ^KBG
H/BCCF+!*#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
*1" "+*# ^KBG
H/+%1#*$+#+B#
0
F
0
7? TY
$
N\!
#, "+%, K2BG
H/+$$!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"&," "+%$ TG
H/+%"1+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
*,$" "+%$ T3G
H/+%,,*&+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"#
R
#%*&" "+!1 T3G
H/+###,,+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"#
R
"1&%" "+"& T3G
H/BCCF+%#,*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"%
R
"*" "+* T3G
H/BCCF+*!1,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"$
R
#"1%" "+* T3G
M)II
H/+1$*&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
"1$" !+$1 T3G
H/+%#"&&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
!#*" *#+*! T3G
H/+1$&*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
#"$" %+& T3G
H/+#*#*&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
",$" +$$ T3G
H/+%,$!+!+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
%*,!" !+, T3G
H/+$$*"!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/##
R
*%$!" !+! T3G
H/+#"*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
"$$" !+&& ^KBG
H/+!*%&$+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
,#%$" !+#$ T3G
H/+$#$%+#+B#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
%$%*" $+"$ T3G
H/+##1*%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
*$#*" !+! T3G
H/+*1%#"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
$!1"" !+%& T3G
H/+$$!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
"&," "+%, TG
H/+%"1+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
*,$" "+%1 T3G
H/+%,,*&+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"#
R
#%*&" "+** T3G
H/+###,,+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"#
R
"1&%" "+#, T3G
H/BCCF+*!1,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"$
R
#"1%" "+*# T3G
H/BCCF+!1!&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
*"$"" "+*# T3G
&&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
表
E
!
水稻叶片差异表达的
$%&
清除蛋白基因
J7Y8@*
!
K.CC@E@0?8
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI/:7W@0
R
.0
RX
E;?@.0/.0E.:@8@7W@/
实验处理
5F
X
@E.6@0?78
?E@7?6@0?
探针
SK
LE;Y@I@?SK
基因
SK
H/TS
倍数"
M
#
"
\;8AN=70
R
@
"
M
#
注释
B00;?7?.;0
P)3J
H/+%1%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
"!!"" !+*! _NL
H/+%$#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
%,," +1% _NL
H/+#*$%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
!1%1" "+!1 _NL
H/BCCF+#*#!%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
%%1" "+%$ JGM
H/+##11+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
*&$#" !+%$ JGM
H/+*,!&&+#+B#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&%" %+$ JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+%! JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+%! JGM
M)3J
H/+*,!&&+#+B#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&%" *+#& JGM
H/+%$#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
%,," *+*% _NL
H/+#*$%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
!1%1" "+% _NL
P)II
H/+%*",+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
$##," %+," BHM
H/+$$,!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
$##$" !+", BHM
H/BCCF+#"$,+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"*
R
*," "+!% BHM
H/+*%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
##*1" "+*1 _NL
H/+#*$%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
!1%1" "+! _NL
H/+%,&"!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
#*" "+*" _NL
H/+#$!&%+#+I#
0
7?
R
Y
$
Bf!!**#+# "+"& JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+!* JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+!% JGM
H/+1,%"+#+I#
0
7?
R
Y
$
Bb",1%,+# !+# JGM
H/+!"#+#+I#
0
7?
R
Y
$
Bb#"*11,+! "+% JGM
H/+##11+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
*&$#" !%+*! JGM
H/+%$$,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
!1##" !+,# JGM
H/+&&,$+!+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"#
R
,#%!" +, JGM
H/BCCF+%"$,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
$%*"" #$+$! JGM
H/+#%1!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
%$1"" "+%* JGM
H/+#1#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"$
R
##"1" "+*, JGM
H/+*&&&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+!% JGM
H/+$%"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
"$" "+*, JGM
H/BCCF+#,""&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
$",$" "+*$ JGM
M)II
H/+%*",+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
$##," !+,& BHM
H/BCCF+#"$,+#+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"*
R
*," "+!* BHM
H/+*%+#+I#
0
7? 3HN
0
H/",
R
##*1" !+#$ _NL
H/+*,!&&+#+B#
0
7? 3HN
0
H/#!
R
"&%" !+%1 JGM
H/+##11+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
*&$#" #!+&! JGM
H/+$##%"+!+I#
0
7?
R
Y
$
Bb"##1&+# !+*, JGM
H/+%$$,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
!1##" %+,# JGM
H/+&&,$+!+I#
0
F
0
7? 3HN
0
H/"#
R
,#%!" #+$" JGM
H/BCCF+%"$,+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
$%*"" &$+"$ JGM
H/+%$#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"&
R
%,," !+,% _NL
H/+%,&"!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"#
R
#*" "+%! _NL
H/+#$!&%+#+I#
0
7?
R
Y
$
Bf!!**#+# "+## JGM
H/+&$%#+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"*
R
#$,1" "+%* JGM
H/+*&&&+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+*1 JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+!, JGM
H/BCCF+%"#1!+#+I#
0
/
0
7? 3HN
0
H/"1
R
%&," "+!1 JGM
H/+!"#+#+I#
0
7?
R
Y
$
Bb#"*11,+! "+* JGM
H/BCCF+!&%,"+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"
R
"1%#" !+,1 JGM
H/+,,*+#+I#
0
7? 3HN
0
H/"!
R
$,1"" "+!! JGM
1&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达
M)II
等
*
个处理中均下调表达!其
f
比值分别为
"+**
(
"+$1
(
"+"&
和
"+#,
!说明高盐或低温逆境都会
抑制这个基因的表达
3HN
0
H/#!
R
%$%*"
基因仅在
籼稻高盐或低温处理"
M)3J
!
M)II
#中表达上调!其
f
值分别为
*+#*
和
$+"$
!而在粳稻高盐或低温处
理"
P)3J
!
P)II
#中表达水平无显著变化
3HN
0
H/"#
R
!#*"
基因在籼稻低温处理"
M)3J
#或高盐处
理"
M)II
#下表达均上调!其表达变化值
f
分别为
!+1
和
*#+*!
!而在粳稻低温"
P)3J
#处理下!表达
没有变化!其
f
值为
"+1&
!而粳稻高盐"
P)II
#处理
图
,
!
胁迫下水稻叶片差异表达
GHI
清除蛋白基因的微阵列谱
\.
R
+,
!
.^:E;7EE7
DX
E;C.8@;CA.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI)/:7W@0
R
.0
RX
E;?@.0/.0E.:@8@7W@/>0A@E/?E@//@/
"&&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
下表达上调!其
f
值为
##+*$
!体现了籼粳稻对高盐
或低温逆境的敏感性差异
BAE
!
胁迫下水稻叶片差异表达的
$%&
清除蛋白
基因
GHI
清除蛋白和酶类主要有铁蛋白"
\@E)
E.?.0
#(铜蓝蛋白"
Y8>@:;
XX
@E
X
E;?@.0
!
_NL
#(交替氧
化酶"
78?@E07?.W@;F.A7/@
!
BHM
#和硫氧还蛋白"
?=.)
;E@A;F.0
!
JGM
#等!分别由
!
(
!"
(
$
和
,*
个基因编
码!共
1#
个基因"图
,
#从图
,
和图

可知!低温
诱导表达上调或表达下调的
GHI
清除蛋白基因!粳
稻中

个(籼稻中
%
个!分别占总数"
1#
#的
+`
和
%+%`
高盐胁迫诱导表达上调或表达下调的
GHI
清除蛋白基因!粳稻中
#1
个(籼稻中
#
个!分别占
总数"
1#
#的
!"+1`
和
#&+`
可见!低温逆境对籼
粳稻叶片
GHI
清除蛋白基因表达水平的影响小!而
高盐胁迫的影响非常明显!这一点与
GHI
清除酶基
因的表达特性相似上述高盐或低温诱导表达上调
或表达下调的基因中有两组基因值得关注"表
*
#
第一组是高盐胁迫或低温逆境都能诱导表达上调的
基因
3HN
0
H/"&
R
%,,"
和
3HN
0
H/"
R
*&$#"
!在
P)
3J
(
M)3J
(
P)II
(
M)II
处理中
3HN
0
H/"&
R
%,,"
基
因的表达倍数值
f
分别是
+1%
(
*+*%
(
#+$
和
!+,%
!
3HN
0
H/"
R
*&$#"
基因的表达倍数值
f
分别
图

!
差异表达
GHI
清除蛋白基因的统计分析
\.
R
+
!
I?7?./?.:787078
D
/./;C?=@A.CC@E@0?.78
D
@F
X
E@//@A
R
@0@/;CGHI)/:7W@0
R
.0
RX
E;?@.0/
图
&
!
水稻叶细胞内
GHI
清除途径的分布
\.
R
+&
!
K./?E.Y>?.;0;CGHI)/:7W@0
R
.0
RX
7?=Z7
D
/.0E.:@8@7W@/
#&&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达
是
!+%$
(
#+,$
(
!%+*!
和
#!+&!
!该
&
个数据中尽管
有
!
个数据"
#+$
和
#+,$
#未达到
!
倍!但能体现基
因表达是上调的换言之!无论在高盐胁迫或低温
逆境 条 件 下 基 因
3HN
0
H/"&
R
%,,"
和
3HN
0
H/"
R
*&$#"
都能发挥重要作用!这为今后进一步研
究奠定了基础第二组是仅在高盐胁迫下表达上调
的基因!
3HN
0
H/"*
R
$##,"
(
3HN
0
H/"&
R
!1##"
(
3HN
0
H/"#
R
,#%!"
和
3HN
0
H/"!
R
$%*""
共
*
个基因!在
粳稻中它们的表达倍数
f
值分别是
%+,"
(
!+,#
(
+
,
和
#$+$!
!在籼稻中它们的表达倍数
f
值分别是
!+,&
(
%+,#
(
#+$"
和
&$+"$
!它们的表达倍数
f
值
高或非常高
3HN
0
H/"*
R
$##,"
编码
BHM
蛋白!
3HN
0
H/"&
R
!1##"
(
3HN
0
H/"#
R
,#%!"
和
3HN
0
H/"!
R
$%*""
编码
JGM
蛋白!它们在水稻响应高盐
胁迫过程中有重要作用
BAF
!
水稻叶细胞内各区室的
$%&
清除途径
植物各细胞区室中几乎都存在多种
GHI
清除
酶!且每一区室的不同种类
GHI
均有多种清除酶
叶绿体类囊体通过+水
)
水循环,通路清除
H
(
/
!
和
2
!
H
!
!叶绿体基质中
GHI
主要由基质
IHK
及抗坏
血酸
)
谷胱甘肽循环来清除此外!
LEFG
和谷胱甘
肽过氧化物酶"
TLM
#也参与基质
2
!
H
!
的清除过
氧化物酶体中!
IHK
(
NBJ
及
BLM
负责分解光呼吸
和脂肪酸氧化产生的
GHI
线粒体中同样存在
IHK
(
BHM
及抗坏血酸
)
谷胱甘肽循环胞质酶促
系统与叶绿体基质基本一致!但两者编码这些酶的
基因却不同
根据芯片杂交结果(
^BI
"
6;8@:>87E700;?7)
?.;0/
D
/?@6
#系统"包括
T@0@H0?;8;
RD
_.;8;
R
.:78
LE;:@//
!
T@0@H0?;8;
RD
N@8>87EN;6
X
;0@0?
!
T@0@
H0?;8;
RD
;^8@:>87E\>0:?.;0
#分析得出的结论!共
获得了
#&
个相关基因!由这些基因产物"酶#所参
加的生化反应构建成水稻叶细胞内
GHI
清除途径
的分布图"图
&
#!主要阐明以下两个方面的原则
第一!基因表达的机动性基因表达的机动性主要
表现在对不同逆境胁迫的响应!同一个基因对不同
的逆境有不同的响应!或在相同的逆境下相似功能
的一组基因有不同的响应等例如!水稻
\@)IHK
基
因"
3HN
0
H/",
R
"$##"
#低温胁迫
$=
后其表达略有上
调"统计不显著#!但经高盐胁迫
$=
后!其表达上调
约
#"
倍又如!在相同的胁迫条件下"如高盐胁迫
$=
后#!
K^2BG
"
3HN
0
H/"&
R
"$$"
#基因表达上调
!+1
倍!而另一个
K^2BG
基因"
3HN
0
H/"1
R
%1%&"
#的表
达量无显著变化第二!基因或功能蛋白的冗余性
水稻响应高盐%低温胁迫的氧化还原控制网络包括
IHK
(
BLM
(
LEFG
(
TLM
(
NBJ
和
JEF
等抗氧化酶!
非酶促抗氧化剂
TI2
(
BIN
(类胡萝卜素等!
TI2
氧化为
TIIT
(
BIN
氧化为
^K2B
或
K2B
!这些
非酶促抗氧化剂构建了细胞内主要的氧化还原缓冲
体系由这些抗氧化酶(非酶促抗氧化剂组成的氧
化还原途径具有部分叠加功能!因此!不同氧化还原
途径之间有补偿功能!即功能冗余!例如!维生素
5
缺失的拟南芥突变体中!
BIN
和
TI2
的含量增
加)#**冗余是生命进化过程中自然选择赋予的一
种固有特性!也是生命有机体减少外界环境变化对
其生存影响的保险对策!对于生命系统具有重大意
义基因间功能的冗余性就好像细胞为其生化活动
的参与因子做了一个备份!一旦某个基因发生异常
变化甚至失活!与其冗余的+备份基因,就会激活且
发挥功能性作用!使得细胞整体的生命活动得以维
系!而这也正是自然选择赋予生命进化的普适策略
%
!
讨
!
论
D+@
!
氧化还原调控网络相关酶的协同作用
虽然细胞不同区室中的
GHI
清除路径相互分
离!但
2
!
H
!
等
GHI
极易跨膜扩散)#!*!且抗坏血
酸(谷胱甘肽等小分子抗氧化剂能在细胞不同区室
间跨膜运转)#%*!因而细胞各区室的清除酶之间是相
互协同作用的对拟南芥的研究表明!
GHI
清除网
络在细胞不同区室间的协同作用模式非常复杂!一
般认为强光胁迫导致叶绿体或过氧化物酶体中
GHI
的过量产生!推测强光胁迫也可能诱导叶绿体
中清除酶类基因的表达!但实验却发现强光胁迫诱
导的是细胞质而非叶绿体中清除酶类基因的表
达)#$*另外!植物体中至少有
%
种
GHI
清除酶基
因可同时在叶绿体及线粒体中表达)#,)#*!说明这两
个细胞器间具有高度协同的防御应答机制
D+B
!
叶绿体是氧化还原调控网络的起点及终点
基于
H
!
分子的化学性质(还原力需求状态以
及多余光合电子带来的危害!叶绿体作为光合作用
的场所与其它细胞器相比更易遭受氧化胁迫的伤
害叶绿体有多种
GHI
清除系统!至少包括
!
条完
整的
2
!
H
!
清除通路!即类囊体中的+水
)
水循环,和
基质中的+抗坏血酸
)
谷胱甘肽循环,在叶绿体中!
2
!
H
!
和
H
(
/
!
的产生与
IHK
(
BLM
(
NBJ
等
GHI
清除
酶的活性间存在动态平衡)#&*水稻至少有
*
种不同
的叶绿体
BLM
!即结合类囊体膜的
BLM&
"
3HN
0
H/"!
R
%*&#"
#(基质
BLM$
"
3HN
0
H/#!
R
"&%"
#(基质
!&&
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
BLM,
"
3HN
0
H/#!
R
"&,"
#(基 质
BLM
"
3HN
0
H/"*
R
%$$!"
#而
IHK
在水稻叶绿体中有
!
种不同
形式!即
N>
%
40)IHK
"
3HN
0
H/"&
R
**"
#和
\@)IHK
"
3HN
0
H/",
R
"$##"
#叶绿体抗坏血酸
)
谷胱甘肽循环
中还存在另外一些清除酶叶绿体中还有大量抗坏
血酸及谷胱甘肽等抗氧化剂的存在!以还原或重新
合成被氧化的生物分子光照下叶绿体需重新修复
被氧化的代谢物质!该过程对还原力的需求主要由
光合电子传递链提供伴随光氧化胁迫的增强!几
乎全部光合电子被传递到抗氧化防御系统以提供还
原力(增强抗氧化胁迫的能力)#&*现有报道表明!
叶绿体信号转导由质体醌(硫氧还蛋白系统的氧化
还原状态(四吡咯"
?@?E7
XD
EE;8@/
#(碳水化合物及脱
落酸等诱发!并进一步调控抗氧化酶和氧化还原调
节因子的表达!从而说明叶绿体是氧化还原调控中
的起点及终点)#1*
参考文献!
)
#
*
!
BIBKBb+J=@Z7?@E)Z7?@E:
D
:8@.0:=8;E;
X
87/?/
$
/:7W@0
R
.0
R
;C7:?.W@;F
DR
@0/70AA.//.
X
7?.;0;C@F:@//
X
=;?;0/
)
P
*
+%))*+,&-./-01
2
!,+)3!4
5
6/1,1
75
+)8!,+)3"1,-9*,+:;/1,1
75
!
#111
!
$"
$
,"#(,%1+
)
!
*
!
^V335G)^ HV35L
!
LBJGSNSB3N
!
OSfHTSbb+B/:;EY7?@A@C.:.@0:
D
:708.6.?W.;87F70?=.0A@)@
X
;F.A7/@7:?.W.?
D
/)./.1
)
P
*
+!,+)3
!4
5
6/1,1
75
!
""!
!
@BG
"
%
#$
1"(1+
)
%
*
!
2HIIBSO^B
!
BIBKBb+L>E.C.:7?.;0;CA@=
D
AE;7/:;EY7?@E@A>:?7/@CE;6/
X
.07:=70A.?/:=7E7:?@E.<7?.;07/7?=.;8@0<
D
6@
)
P
*
+!,+)3
<-,,!4
5
6/1,1
75
!
#1&*
!
BF
"
#
#$
&$(1!+
)
*
*
!
KI^ HOKN_
!
TGBN5IN+L@E/
X
@:?.W@;0
X
=;?;.0=.Y.?.;070A
X
=;?;E@/
X
.E7?.;0.0?=@C.@8A
$
9
>.0?@//@0?.78.0@CC.:.@0:.@/;C?=@8.
R
=?70A
A7E]E@7:?.;0/;C
X
=;?;/
D
0?=@/./
)
P
*
=>1*:)+,1
2
?@
A
-:/B-)3+,;13+)
5
!
#11$
!
EH
"
/
X
@:.78.//>@
#$
#%$#(#%,!+
)
$
*
!
3Sf
"李
!
筠#!
K5OTML
"邓西平#!
TVHI242
"郭尚洙#!
-3+,+KE;>
R
=??;8@E70:@;C?E70/
R
@0.:/Z@@?
X
;?7?;@F
X
E@//.0
R
Y;?=N>
%
40
/>
X
@E;F.A@A./6>?7/@70A7/:;EY7?@
X
@E;F.A7/@
)
P
*
=>1*:)+,1
2
!,+)3!4
5
6/1,1
75
+)8"1,-9*,+:;/1,1
75
"植物生理与分子生物学报#!
!"",
!
DB
"
*
#$
*$#(*$
"
.0N=.0@/@
#
+
)
,
*
!
GHII53P_
!
UB3J5GL_
!
25OKGSNbIHO3
!
-3+,+B6>?7?.;07CC@:?.0
R
7/:;EY7?@
X
@E;F.A7/@!
R
@0@@F
X
E@//.;0E@W@78/78.0]Y@)
?Z@@0E@/
X
;0/@/?;=.
R
=8.
R
=?70AAE;>
R
=??;8@E70:@
)
P
*
+!,+)3<-,,+)8?)./:1)B-)3
!
"",
!
BI
"
!
#$
!,1(!&#+
)

*
!
\Hf5GN2
!
OHNJHGT+HF.A70?70A70?.;F.A70?/.
R
07.8.0
R
.0
X
870?/
$
7E@)@W78>7?.;0;C?=@:;0:@
X
?;C;F.A7?.W@/?E@//.07
X
=
D
/.;8;
R
.:78
:;0?@F?
)
P
*
+!,+)3<-,,+)8?)./:1)B-)3
!
""$
!
BG
"
&
#$
#"$,(#"#+
)
&
*
!
3ST2JTT
!
^B2BOPG
!
GHMBI[L
!
-3+,+JE70/
R
@0.::;??;0
"
166
5A
/*B4/:6*3*B3+
#
/@@A8.0
R
/@F
X
E@//.0
R
7?;Y7::;
R
8>?7?=.;0@/)
?E70/C@E7/@C7.8?;
X
E;W.A@.6
X
E;W@A/?E@//?;8@E70:@
)
P
*
+!,+)3+
!
""$
!
BBB
"
!
#$
%*,(%$*+
)
1
*
!
薛应龙
+
植物生理学实验手册)
^
*
+
上海$上海科学技术出版社!
#1&$
$
,%(,*+
)
#"
*
!
_3Hb2SOBH
!
[SGH3BJSO5O5
!
bVGJ[\+B0?.;F.A70?/
!
;F.A7?.W@A767
R
@70A;F
DR
@0A@
X
E.W7?.;0/?E@//
$
7E@W.@Z
)
P
*
+%))+,61
2
;13+)
5
!
""%
!
I@
"
!
#$
#1(#1*+
)
##
*
!
S^33B^BG
!
^BVG5GB
!
2V5J5BG
!
-3+,+T8>?7?=.;0@
X
@E;F.A7/@
R
@0@/.0%:+C/81
A
6/67E@>Y.
9
>.?;>/70AE@
R
>87?@AY
D
7Y.;?.:
/?E@//@/?=E;>
R
=A.W@E/@/.
R
078.0
RX
7?=Z7
D
/
)
P
*
+D4-!,+)3>1*:)+,
!
""%
!
DH
"
$
#$
,"!(,#$+
)
#!
*
!
42BOT^G
"张梦如#!
fBOTf^
"杨玉梅#!
N25OTfM
"成蕴秀#!
-3+,+T@0@E7?.;0;CE@7:?.W@;F
DR
@0/
X
@:.@/70A?=@.EC>0:?.;0/
70AA@8@?@E.;>/@CC@:?/.0
X
870?/
)
P
*
+%93+;13=;1:-+,=EF99/8-)3=G/)=
"西北植物学报#!
"#*
!
DE
"
1
#$
#1#,(#1!,
"
.0N=.0@/@
#
+
)
#%
*
!
K5[35JH[BI
!
GS42Ibf3
!
S^JJ35GG
!
-3+,+N
D
?;/;8.:7/:;EY7?@
X
@E;F.A@/#./7:@0?E78:;6
X
;0@0?;C?=@E@7:?.W@;F
DR
@0
R
@0@
0@?Z;E];C%:+C/81
A
6/6
)
P
*
=!,+)3<-,,
!
""$
!
@J
"
#
#$
!,&(!&#+
)
#*
*
!
25O435GJ
!
IJ5VK355+JE70/
X
;E?70A6@?7Y;8.:A@
R
E7A7?.;0;C=
D
AE;
R
@0
X
@E;F.A@.0<4+:+91:+,,/)+
$
6;A@8:78:>87?.;0/70A6@7/)
>E@6@0?/Z.?=?=@
X
E@//>E@
X
E;Y@/>
RR
@/??E70/
X
;E?;C2
!
H
!
7:E;//Z7?@E:=700@8/
)
P
*
+>1*:)+,1
2
?@
A
-:/B-)3+,;13+)
5
!
"""
!
F@
"
%$%
#$
!"$%(!",,+
)
#$
*
!
OHNJHGT
!
\Hf5GN2+B/:;EY7?@70A
R
8>?7?=.;0@
$
]@@
X
.0
R
7:?.W@;F
DR
@0>0A@E:;0?E;8
)
P
*
+%))*+,&-./-01
2
!,+)3!4
5
6/1,1
75
+)8
!,+)3"1,-9*,+:;/1,1
75
!
#11&
!
*1
$
!*1(!1+
)
#,
*
!
H_BGBb
!
IV S^b
!
\VbVKB2+J=@>/@;C6>8?.
X
8@?E70/:E.
X
?.;0/?7E?/:7>/@/?=@A>78?7E
R
@?.0
R
;C%:+C/81
A
6/6
X
>?7?.W@6;0;A@)
=
D
AE;7/:;EY7?@E@A>:?7/@?;Y;?=6.?;:=;0AE.770A:=8;E;
X
87/?/
)
P
*
+!,+)3<-,,!4
5
6/1,1
75
!
""!
!
ED
"

#$
,1("$+
)
#
*
!
BL53b
!
2SGJ2+G@7:?.W@;F
DR
@0/
X
@:.@/
$
@^?7Y;8./6
!
;F.A7?.W@/?E@//
!
70A/.
R
078?E70/A>:?.;0
)
P
*
+%))*+,&-./-0!,+)3;/1,1
75
!
!""*
!
$$
$
%%(%11+
)
#&
*
!
BIBKBb+J=@Z7?@E)Z7?@E:
D
:8@7/78?@E07?.W@
X
=;?;070A@8@:?E;0/.0]/
)
P
*
+!4/,161
A
4/9+,D:+)6+93/1)61
2
34-&1
5
+,G19/-3
5
;
$
;/1E
,1
7
/9+,G9/-)9-6
!
"""
!
DFF
"
#*"!
#$
#*#1(#*%#+
)
#1
*
!
_BS5G^
!
KS5J4bP+N=8;E;
X
87/?/7//;>E:@70A?7E
R
@?;C:@8>87EE@A;FE@
R
>87?.;0
$
7A./:>//.;0;0:=8;E;
X
87/?E@A;F/.
R
078/.0:;0?@F?
;C
X
870?
X
=
D
/.;8;
RD
)
P
*
+>1*:)+,1
2
?@
A
-:/B-)3+,;13+)
5
!
""$
!
FH
"
*#,
#$
#**1(#*,!+
!编辑"宋亚珍#
!!
%&&
$
期
!!!!!!!!!!
赵
!
静!等$高盐低温胁迫下水稻叶细胞
GHI
清除系统的相关基因表达