过量表达拟南芥cat提高烟草对气体甲醛的吸收和抗性

为提高植物对甲醛的吸收和耐受,利用拟南芥cat的编码区构建植物过表达载体pk2-prbcs-*t-cat,在野生型(wt)烟草叶绿体中过量表达cat产生2个表达量不同的转基因株系(c1、c3)。用10ppm、20ppm和40ppm气体甲醛处理wt和转基因烟草,分析过量表达cat的转基因烟草对甲醛的吸收效率和耐受性。结果表明,转基因烟草对气体甲醛的吸收量明显高于wt,且随着处理浓度的升高,转基因株系叶片的可溶性总糖、总蛋白质和总叶绿素含量都显著高于wt;转基因株系叶片氧化损伤指标h202、丙二醛(mda)和羰基化蛋白(pc)的含量都显著低于野生型。转基因烟草(c1)的pmh+-atpase和氢泵活性在40ppm处理后为wt的3倍和2.5倍,c1的气孔导度为wt的2.67倍。这些结果表明,在烟草中过量表达拟南芥cat能降低甲醛进入烟草细胞引起的氧化损伤,提高烟草对甲醛的脱毒能力,增强烟草对甲醛的吸收和抗性。揭示气体甲醛胁迫时质膜h+-atpase和氢泵活性影响叶片气孔的导度,这可能是转基因烟草甲醛吸收效率提高的原因之一。