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番茄GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因(GMPase)在番茄和马铃薯中表达效应的研究

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1. 引言

2. 材料与方法

3. 结果与分析

4. 讨论

5. 结论

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摘要

抗坏血酸（L-ascorbic acid，AsA）即维生素C，普遍存在于植物组织，在生物体中具有重要的代谢功能和抗氧化作用。AsA在预防人类各种疾病，提高免疫力，延缓衰老等方面也具有重要作用。由于人体缺乏合成AsA的能力，必须从食物中获得，而植物为人类提供了主要的抗坏血酸来源。抗坏血酸及其代谢相关酶类能够清除环境胁迫产生的活性氧，减轻逆境胁迫对植物的伤害。通过调控植物抗坏血酸合成与代谢相关酶基因的表达，可以增加抗坏血酸的含量，从而提高植物产品的营养价值，增强植物对逆境胁迫的抗性。
　　 GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMPase）是催化植物体中AsA合成的关键酶，催化生成GDP-甘露糖，对植物体中AsA的生物合成具有重要作用。本试验利用前人获得的番茄GMPase基因超表达的番茄和马铃薯植株，再将反义GMPase基因导入番茄，得到GMPase基因抑制表达的番茄植株。并进一步研究了GMPase表达效应，从分子生物学方面研究了GMPase在番茄和马铃薯AsA合成途径中及逆境胁迫下的功能。主要研究结果如下：
　　 1．利用农杆菌介导法转化番茄，经PCR及荧光定量PCR检测，获得了5株转反义GMPase基因的番茄植株。
　　 2．荧光定量PCR检测发现，与野生型相比，在番茄幼叶、功能叶、绿熟果和成熟果中，转正义GMPase基因植株的基因表达量明显增加，转反义GMPase基因植株的基因表达量明显降低。
　　 3．与野生型番茄相比，转正义植株的GMPase超表达明显增加了番茄幼叶、功能叶、绿熟果和成熟果中GMPase的活性、AsA、DHA、抗坏血酸库（AsA+DHA）含量；转反义植株的GMPase抑制表达明显降低了番茄幼叶、功能叶、绿熟果和成熟果中GMPase的活性、AsA、DHA、抗坏血酸库（AsA+DHA）含量。
　　 4．与野生型番茄相比，转正义GMPase基因番茄功能叶和成熟果中的MDHAR、DHAR、APX、AAO活性均有不同幅度的升高，而在转反义植株中MDHAR、DHAR、APX、AAO活性均有不同程度的降低。
　　 5．与野生型番茄相比，转正义GMPase番茄植株的净光合速率、叶绿素含量及生长势和糖酸比略有增加。转反义番茄的开花节位与其他植株相比提高了1～2节，表现为开花延迟，且其果实中的糖酸比下降。
　　 6．在高低温胁迫下，与野生型番茄和马铃薯相比，GMPase超表达提高了番茄与马铃薯功能叶的GMPase活性、AsA及DHA含量。转正义植株功能叶的DHAR、MDHAR和APX活性较高，而H2O2和MDA含量及细胞质膜透性较低。表明超表达GMPase转基因植株对温度胁迫的抗性有一定程度的提高。

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