油菜BnaLhcb5.3基因的过表达在铬胁迫下调节细胞代谢和抗氧化防御机制

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Overexpression of rapeseed BnaLhcb5.3 mediates cellular metabolism and antioxidant defense under chromium stress

菜籽基因组鉴定8个Lhcb基因，BnaLhcb5.3在Cr胁迫下表达差异显著，其叶绿体定位并通过转殖拟南芥验证其增强Cr tolerance、促进光合及抗氧化功能的关键作用。

　　

摘要

光捕获叶绿素a/b结合蛋白（Lhcb）是光合天线系统的重要组成部分，在光合作用和植物应激反应的调节中起着关键作用。在油菜（Brassica napus L.）基因组中，我们发现了8个BnaLhcb基因，这些基因根据系统发育关系被分为三个不同的组。这些基因在结构上具有较高的保守性，并分布在10条染色体上。鉴于Lhcb基因在非生物胁迫防御中的已知作用，我们研究了它们对铬（Cr）胁迫的响应，包括耐铬和敏感的油菜品种。值得注意的是，在敏感品种中BnaLhcb5.3的表达显著下调，而在耐铬品种中则上调，这表明其可能在铬胁迫适应中发挥作用。我们成功克隆了BnaLhcb5.3的cDNA，并确认其亚细胞定位在叶绿体内。通过过表达BnaLhcb5.3的转基因拟南芥（Arabidopsis）植株的功能研究显示，该蛋白增强了植物的铬耐受性、促进了生长，并提高了光合色素的生物合成。这些植株还表现出更好的气体交换参数、更强的光系统I（PSI）和光系统II（PSII）活性，以及由于抗氧化酶防御系统的增强而减少了活性氧（ROS）的积累。总体而言，我们的结果表明BnaLhcb5.3在调节生长反应方面起着至关重要的作用，是提高油菜铬耐受性的关键因素。