水稻谷胱甘肽运输蛋白基因OsGT1的选择性剪接及其在抗氧化胁迫中的作用

谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，有还原型(GSH)和氧化型(GSSG)两种形式，在植物生命活动中具有重要作用。人们对谷胱甘肽的合成有比较深入的研究，但对其运输则知之甚少,一个主要的原因就是人们未能找到植物专一性调控谷胱甘肽运输的基因。OsGT1基因是我们分离和鉴定的第一个植物谷胱甘肽运输蛋白基因，为研究植物谷胱甘肽的运输奠定了基础。本项目拟通过利用突变体、转基因等技术研究该基因3种选择性剪接方式的发生规律、调控机制以及生理功能，着重研究OsGT1基因与水稻叶片抗氧化胁迫的关系，从而阐明OsGT1基因在水稻谷胱甘肽运输中的调控机制，揭示谷胱甘肽运输在水稻抗氧化胁迫中的作用机理。本项目的研究将丰富人们对谷胱甘肽运输的认识，有助于人们更加全面深入地理解谷胱甘肽运输在植物生命活动中的重要作用，同时也将为提高水稻等农作物的抗逆性品种改良的基因工程开辟一条新途径。

谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽，有还原型(GSH)和氧化型(GSSG)两种形式，在植物生命活动中具有重要作用。人们对GSH的合成有比较深入的研究，但对GSH的运输则知之甚少。OsGT1基因是我们分离和鉴定的第一个植物GSH运输蛋白基因，为研究植物GSH的运输奠定了基础。本项目通过OsGT1基因酵母表达载体构建、酵母功能互补、OsGT1基因水稻突变体筛选、超表达与RNAi干扰转基因植株的获得、OsGT1基因的时空表达与亚细胞定位以及OsGT1基因突变体、转基因水稻植株生理生化指标的测定，研究了OsGT1基因三种选择性剪接方式的基因表达调控规律及其在抗氧化胁迫中的作用机制。研究发现，osgt1突变体叶片出现严重枯斑是由于突变体叶片中的严重氧化胁迫导致的，而这种严重氧化胁迫是由于突变体水稻叶片抗氧化能力降低的结果。通过对OsGT1基因超表达和RNAi干扰水稻植株对重金属镉和干旱抗性的分析，发现超表达OsGT1基因水稻幼苗具有更强的重金属镉抗性，而这种抗性的提高与水稻幼苗根部清除H2O2活性氧能力的提高有关。而RNAi干扰植株幼苗根部比对照积累更多H2O2，幼苗根与芽的生长均受到抑制。对OsGT1基因表达模式进行了研究，发现它们在水稻根、茎、叶和穗中均有表达，主要集中分布于叶脉和根的维管束中，亚细胞定位分析显示OsGT1定位于细胞质膜上。对突变体、超表达与RNAi干扰转基因植株叶片叶肉和叶脉中GSH含量的测定以及染色定位发现，GSH主要分布于叶脉中。基于这些研究结果，我们认为OsGT1基因与水稻GSH长距离运输有关，水稻抗氧化胁迫能力依赖于GSH的长距离运输。本项目的研究丰富了人们对GSH运输的认识，有助于人们更加全面深入地理解GSH运输在植物生命活动中的重要作用，同时也将为提高水稻等农作物的抗逆性品种改良的基因工程开辟一条新途径。