低温胁迫下番茄叶绿体DnaJ蛋白的功能分析

低温胁迫是我国北方地区黄瓜、番茄、甜椒等喜温蔬菜作物保护地生产中的主要障碍因素之一。DnaJ蛋白是广泛存在于植物细胞内的一种分子伴侣，对于植物的低温响应具有重要作用。克隆番茄叶绿体DnaJ蛋白基因（LeCDJ1），获得含LeCDJ1正义、反义基因的转基因番茄植株；构建LeCDJ1的原核表达载体，体外表达DnaJ蛋白，制备抗体；Northern和Western 杂交检测转基因植株，并分析耐冷性不同植株LeCDJ1的表达；BN-PAGE技术检测低温胁迫下光合相关蛋白复合体的稳定性，分析光系统II反应中心D1蛋白周转和光系统I在820nm处的吸收；测定番茄对照植株和转基因植株光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、活性氧水平等；酵母双杂交技术寻找DnaJ蛋白的互作蛋白。探讨低温胁迫下番茄叶绿体DnaJ蛋白的光保护机制。该研究对于指导喜温蔬菜栽培和抗逆育种具有重要意义。

研究了番茄叶绿体DnaJ蛋白基因（LeCDJ1）的功能。① 分析了该基因的表达特征，构建了正义、反义表达载体，获得转基因番茄植株。② 酵母双杂交结果显示LeCDJ1可以与叶绿体定位的cpHsp70互作。③ 构建了原核表达载体，表达融合蛋白，制备抗体。④ Western杂交和BN-PAGE分析表明，低温处理后转正义基因番茄的D1蛋白含量以及类囊体膜上的PSII复合体的稳定性较高。D1蛋白合成抑制剂硫酸链霉素处理的转正义基因番茄的Fv/Fm、D1蛋白含量及PSII复合体的稳定性依然比SM未处理的野生型高，说明LeCDJ1对于PSII的保护作用至少不仅仅依赖于D1蛋白的从头合成。⑤ 此外，高温胁迫条件下，过表达SlCDJ2番茄植株具有较高的CO2同化速率、Rubisco活性和Rubisco大亚基含量。蛋白水解酶活性检测显示，高温处理后反义植株水解酶活性明显高于WT和正义植株，说明SlCDJ2可能通过维持较低的蛋白水解酶活性来缓解Rubisco的降解速度，进而缓解高温胁迫对光合作用的抑制作用。