《NiSOD在維護聚球藻CC9311光合機構運轉中的功能研究》是依託華中師範大學，由邱保勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：NiSOD在維護聚球藻CC9311光合機構運轉中的功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：邱保勝
- 依託單位：華中師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
NiSOD是一種新型超氧化物歧化酶，目前在高等植物中還未有報導，而聚球藻CC9311是已測序的光合生物中唯一含有兩個NiSOD編碼基因（SYNC0755和SYNC2434）的物種。由於光合電子傳遞鏈是植物細胞中活性氧的主要產生部位，因此本項目擬從以下幾方面揭示NiSOD對聚球藻CC9311光合機構運轉的影響機理。採用免疫印跡和63Ni放射自顯影方法，在不同細胞組分中鑑定SYNC0755和SYNC2434編碼產物；採用痕量金屬潔淨技術，從生理水平研究鎳飢餓對聚球藻CC9311光合作用與抗氧化系統的影響；通過插入失活構建SYNC0755和SYNC2434基因的突變株，分析突變株在光氧化脅迫和光抑制條件下的表型，從分子水平闡明這兩個基因在維護聚球藻CC9311光合機構運轉中的功能。本研究將拓展人們對光合生物抗氧化系統的認識，為NiSOD在農作物葉綠體基因工程中的套用提供理論依據。
結題摘要
以海洋聚球藻CC9311作為實驗材料，對兩個可能的NiSOD和一個潛在的Cu/ZnSOD進行了鑑定和胞內定位研究，並從生理和分子水平闡明光合生物中它們在維護光合機構運轉中的功能。 首先，原核表達兩個潛在的NiSOD編碼基因和一個潛在的Cu/ZnSOD編碼基因，分別製備多克隆抗體。通過免疫印跡反應發現聚球藻CC9311中SYNC2434基因不表達，結合SOD活性染色發現SYNC0755編碼NiSOD，而SYNC1771編碼Cu/ZnSOD。通過超速離心和蔗糖密度梯度離心分離聚球藻CC9311細胞組分，結合免疫印跡反應，發現NiSOD為可溶性蛋白，位於細胞質，而Cu/ZnSOD在細胞質和類囊體膜上均有分布。 其次，兩種SOD必須螯合金屬離子鎳或銅才有催化活性，因而分析了鎳和銅飢餓條件下聚球藻CC9311的生長和光合作用，發現在含鎳和銅培養基中生長速率最大，但是線性光合電子傳遞速率在銅飢餓時比含鎳和銅培養時顯著加快，提出聚球藻CC9311中也存在PTOX類似物對線性電子傳遞鏈上的電子進行分流。與含鎳和銅培養時相比，銅飢餓對聚球藻CC9311的PQ氧化無影響，QA氧化加快，而鎳飢餓對聚球藻CC9311的QA氧化沒有影響。對兩種SOD進行蛋白定量分析，發現鎳誘導NiSOD表達，銅誘導Cu/ZnSOD表達，但缺銅不能顯著誘導NiSOD上調錶達。 接下來，利用模式藍藻集胞藻PCC 6803研究SYNC0755和SYNC1771基因的功能，構建了sod B-突變株（不完全突變）和PpetE調控的FeSOD突變株（完全突變）。將SYNC1771基因整合到sod B-突變株基因組上，以互補缺失的FeSOD功能，發現互補株中Cu/ZnSOD在細胞質和類囊體膜上均有分布。比較野生型、sod B-突變株與Cu/ZnSOD互補株，發現Cu/ZnSOD能互補FeSOD功能，有效地抵禦MV和NF產生的氧化脅迫，且在抵禦高光產生的氧化脅迫方面比FeSOD更有優勢。由於藍藻產生成熟的NiSOD需要經歷複雜的翻譯後加工過程，已將聚球藻CC9311的NiSOD、鎳轉運子SYNC0753及兩個分子伴侶蛋白（SYNC0754和SYNC0756）在集胞藻PCC 6803中共表達。同時解決了長期困擾課題組的關鍵難點問題，構建了聚球藻CC9311的SYNC0755-基因突變株，目前已獲得部分分離的敲降株。
