谷胱甘肽转移酶在植物抵抗非生物胁迫方面的角色.pdf

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，３７（３）：９２９８ ＤＯＩ：１０．１３５２３／ｊ．ｃｂ 谷胱甘肽转移酶在植物抵抗非生物 胁迫方面的角色 张　雪　陶　磊　乔　晟　杜秉昊　郭长虹 （哈尔滨师范大学生命科学与技术学院　黑龙江省分子细胞遗传与遗传育种重点实验室　哈尔滨　１５００２５） 摘要　非生物胁迫因子如高盐、干旱、低温、重金属污染等严重影响植物的生长和繁殖。植物进 化出一系列包括各种酶类物质的系统抵抗逆境所带来的氧化伤害。谷胱甘肽转移酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ Ｓｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧＳＴ，ＥＣ２．５．１．１８）是由多种功能的蛋白质组成的超家族，在植物遭受高盐、干旱、低 温胁迫时，ＧＳＴｓ可清除活性氧，保护植物细胞膜结构和蛋白质活性。对谷胱甘肽转移酶在植物抵 御非生物胁迫中的作用进行综述，为今后利用基因工程育种提供理论依据。 关键词　非生物胁迫　谷胱甘肽转移酶　植物　氧化伤害 中图分类号　Ｑ８１ 　　谷胱甘肽转移酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅＳｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧＳＴ，ＥＣ 不能形成二聚体，而相同类型ＧＳＴ亚基，即使存在较大 ［８９］ ２．５．１．１８）是一种多功能酶，可以催化还原型谷胱甘肽 的氨基酸序列差异，也可以形成二聚体 。ＧＳＴ是一 （ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ，ＧＳＨ）和疏水、亲电底物的共价结合，形成 种多功能酶，从植物胚的形成直至衰老的各个发育阶 共轭物隔离在液泡或转移到质外体，从而对内源和外 段都普遍存在。ＧＳＴ除解毒功能外，还可作为胞内运 ［１］ 输和催化花青素谷胱甘肽结合的非酶载体，通过谷胱 来有害物质进行降解 。ＧＳＴ几乎存在于所有的植物 ［１０］ 中，植物中多达９０个基因编码谷胱甘肽转移酶，大多 甘肽泵运输到液泡 。ＧＳＴ参与很多非生物胁迫应 数基因在胁迫诱导下差异表达，它们在酶促活性氧清 答，如盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫、重金属污染、除草 ［２］ 剂毒性等，在植物抗逆胁迫响应机制中起到重要作用。 除机制中发挥着重要作用 。基于序列和结构相似 性，植物ＧＳＴ分为８类，、、、、、ＥＦ１Ｂ、脱氢抗坏 本文对ＧＳＴ在抵御植物非生物胁迫中的作用进行综 Φ ξτθλ γ 血酸还原酶 （ＤＨＡＲ）和 四氯代氢醌脱 卤素酶 述，为植物基因工程育种奠定基础。 （ ［３４］ ＴＣＨＤＱ） ，在最近报道的植物ＧＳＴ分类中，新增了 １　植物ＧＳＴ与盐胁迫 ［５］ 蚯蚓血红蛋白和Ｉ两类 。 、、 和ＤＨＡＲ为植物所 Φτλ 特有， 和 在植物中含量最为丰富。通常ＧＳＴ以同 　　盐胁迫通过渗透胁迫、离子毒害等过程抑制植物 Φ τ ［１１］ 源二聚体、异源二聚体或单体形式发挥酶功能，每个亚 生长 。高盐通过降低土壤水势引发渗透胁迫，较高 ［６］ 的土壤渗透势降低了土壤水势，土壤水势低于植物根 基的分子质量为２３～３０ｋＤａ 。所有可溶性 ＧＳＴ除λ ［７］ 部水势使植物根部吸水困难，引发生理干旱。盐渍化 和ＤＨＡＲ之外，均以二聚体蛋白形式存在 ，每个亚基