植物SOD基因的组织特异性表达研究

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在植物不同组织和不同发育阶段,不同的SOD基因在表达上存在很大差异,这可能与它们所编码的SOD所在的亚细胞位点有关,线粒体内氧自由基增加往往引起Mn-SOD基因的表达,叶绿体内氧自由基的增加常引起Fe-SOD基因表达,细胞质氧自由基增加会引起细胞质Cu,Zn-SOD基因的表达。
对高等植物研究最明确的是玉米SOD同工酶系统。 遗传和分子生​​物学研究表明,玉米SOD同工酶由六个不同的核基因编码:Sod1,Sod2,Sod3,Sod4,Sod4A和Sod5。 Sod4A和Sod5编码细胞质Cu,Zn-SOD,Sod1编码叶绿体Cu,Zn-SOD,Sod3编码线粒体Mn-SOD。尽管SOD在玉米的不同组织中无处不在,但在同一组织的不同组织和发育的不同阶段,SOD同工酶在蛋白质水平和酶活性方面却存在显着差异。 Cu,Zn-SOD和Mn-SOD的含量在发育中的未成熟胚的盾片中较高,而在叶片,胚芽鞘,中胚轴和根中则较低。 玉米秸秆,穗,种子,种子外皮和胚乳中的SOD酶活性和Sod基因转录物相对稳定。
对玉米中Mn-SOD基因的研究表明,玉米中的Mn-SOD基因(Sod3)是由四个相似但不同的基因组成的多基因:Sod3.1,Sod3.2,Sod3.3和Sod3.4。 在玉米发育过程中,每个Sod3基因的表达都不同。除了Sod3在玉米的所有组织中的表达外,其他三个Sod3基因在具有强烈呼吸作用的组织(例如发育中的未成熟胚的盾片)中的表达都是组织特异性和Mn-SOD。显着增加。Sod3多基因的这种组织特异性表达,可能与植物生长发育过程中不同组织内线粒体的生物发生和特异性呼吸作用相关。在种子萌发过程中,胚轴生长速率明显增加,要求有大量的能量与养分供给,于是线粒体必须产生更多的ATP。过氧化物自由基的生成随着线粒体呼吸速率的增加而增加,而幼芽中的Mn-SOD的mRNA积累模式恰好与发芽时线粒体呼吸活动的加强一致。
番茄细胞质和叶绿体中Cu和Zn-SOD的表达与其中存在SOD的植物器官有关。 细胞质Cu和Zn-SOD的转录本主要集中在其非光合器官(根,茎,成熟果实等)中。 叶绿体中铜和锌超氧化物歧化酶的转录产物主要存在于光合作用的叶片中。在茎的顶端,这两种类型的Cu,Zn-SOD-mRNA水平的花蕾,幼苗和幼叶都很高。 近年来,拟南芥,烟草和大米超氧化物歧化酶等其他植物也取得了一些进展。
本文摘自:《超氧化物歧化酶》——普通高等教育十三五规划教材 袁勤生