摘要: 为探讨番茄类囊体膜脂ω-3脂肪酸去饱和酶基因(LeFAD7基因)在干旱胁迫下对番茄抗旱性的影响，以野生型(WT)和转正义LeFAD7基因株系T(+)-12为试材,测定了番茄叶片类囊体膜脂脂肪酸组成，干旱胁迫后的光合参数，叶绿素荧光参数和活性氧清除酶(SOD、CAT和POD)活性的含量变化。转正义基因番茄植株类囊体膜脂中亚麻酸(18:3)含量升高，亚油酸(18:2)含量下降，导致膜脂脂肪酸不饱和度升高。与WT相比,干旱胁迫下转正义基因番茄植株的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和光合速率(Pn)下降程度较小，转正义基因番茄植株能维持较高的抗氧化酶活性。干旱胁迫下LeFAD7基因对番茄起一定的保护作用。

　　关键词：LeFAD7基因 ;类囊体膜脂组成;荧光参数 ;光合速率 ;抗氧化酶;干旱胁迫

　　干旱胁迫影响植物生长发育，造成作物严重减产。全球干旱半干旱地区约占土地总面积的36%，占耕地面积的43%[1]。在我国干旱对农作物造成的损失在所有的非生物胁迫中占首位，仅次于生物胁迫病虫害造成的损失。番茄是保护地栽培的主要蔬菜之一, 植物生物膜是细胞与外界环境联系的界面，各种逆境对细胞的伤害多始于细胞膜。在各种生物膜中，作为光化学反应场所的类囊体膜被认为对植物光合作用影响最大。类囊体膜主要包含单半乳糖基甘油二脂(MGDG)，双半乳糖基甘油二脂(DGDG)，磷脂酰胆碱(PC)，磷脂酰甘油(PG)和硫代异鼠李糖基甘油二脂(SQDG)[2] ，其中糖脂所占比重很大, MGDG和DGDG可达总脂的75%。类囊体类脂含有较多的多不饱和脂肪酸,主要是亚麻酸,可达90%以上。多不饱和脂肪酸占如此高的比例被认为与膜的高度流动性有关,是类囊体膜上进行高效的光化学反应的基本特征[2]。其中 MGDG 可以与PSⅡ复合体外围相连，DGDG 与PSⅡ复合体的联系是内在的，它是PSⅡ复合体的内部组分[3]。SQDG与偶联因子紧密结合,PG与LHCⅡ呈特异性结合。类囊体膜上磷脂的存在使双层膜向Ⅱ型六角结构转变的倾向大大增加[4]。非双层脂降低膜的稳定性，使膜具有更大的通透性。

　　干旱胁迫下研究渗透调节物质的影响的较多,但干旱胁迫下植物类囊体膜脂不饱和度的改变对植物抗旱性 的影响报道很少,有待深入研究和进一步探讨。

　　叶绿体omega-3脂肪酸去饱和酶(LeFAD7)是不饱和脂肪酸合成途径中的关键酶,它催化18:2形成18:3,改变类囊体膜脂不饱和脂肪酸含量,从而改变膜的流动性。通过本实验室已获得的转正义(LeFAD7)番茄植株已验证了番茄叶绿体omega-3脂肪酸去饱和酶基因过分表达可以提高番茄的耐冷性，反之提高番茄的耐热性[5]。本次实验再观察一下该基因与番茄干旱胁迫下生理作用的关系,从而探讨番茄类囊体膜组成与抗旱性的关系。

　　1 材料与方法

　　1.1实验材料及处理

　　供试材料为番茄(Lycopersicon esculentum)品种“天津白果”野生型(WT)及其转正义LeFAD7基因株系T(+)-12，先前的温度胁迫实验已证明T(+)-12是目的基因表达较好的株系。供试材料种子来源于本实验室刘训言博士等利用转基因技术获得植株培育的种子。种子先用50℃热水进行表面消毒10min。浸种10h后,将大小基本一致的番茄种子置于铺有滤纸的培养皿中,再将滤纸用水稍微润湿,上加一层湿滤纸,28℃暗中催芽3～5d。然后将长至2cm左右的番茄幼苗移入花盆中进行栽培。 自然温光条件下生长,正常肥水管理,以生长40～50d的幼苗作试材, 用0、10%、20%和30%(W/V)PEG-6000(1/2Hoagland营养液配置)处理48h，每处理3次重复。选用生长点以下第2～3片完全展开叶测定各项指标。

　　1.2测定项目与方法

　　1.2.1类囊体膜脂的提取和分析 按苏维埃等 [6]的方法提取极性脂。类脂分析按朱亚芳和苏维埃 [7]的方法。提取物在薄层板上进行双向层析(TLC)，所得类脂经苯：石油醚(1：1，V：V)提取，再用400mmol·L-1的KOH/甲醇甲脂化，以适量的花生酸甲脂为内标。色谱条件为DB-23型3m×0.25mm×0.25um的石英毛细管柱;柱温190℃,进样口和监测器温度均为220℃;载气为高纯氮，氮气流速300mL·min-1;进样方式为直接注射，归一化法计算结果。

　　1.2.2 番茄叶片水势的测定(压力室法) 参照郝再彬[8]主编《植物生理学实验技术》的方法。于傍晚采取生长点以下第2～3片完全展开叶，先称鲜重，用水饱和后称饱和重，装样，加压(以0.2MPa/min左右的速度缓慢加压)，读数(样品切口端形成水膜时，压力表的读数即为被测样品水势的绝对值)，重复3次，取平均后即为该样品的水势值。

　　1.2.3 叶绿素荧光参数的测定 用英国Hansatech公司生产的脉冲调制式荧光仪FMS2测定叶绿素荧光参数。将处理后的番茄幼苗叶片在800μmol·m-2·s-1光下适应后，测定光下荧光参数Fs、Fm′，再打远红光3s测定Fo′，然后暗适应15min测定Fo、Fm、Fv/Fm等参数。根据相关公式推算ΦPSⅡ。ΦPSⅡ= (Fm′- Fs)/ Fm′

　　1.2.4净光合速率测定 采用美国PP Systems公司生产的CIRAS-2便携式光合作用系统在室温和大气CO2浓度下测定净光合速率(Pn)，测定时的光照强度达到被测材料的光饱和点以上(800μmol·m-2·s-1),叶温25℃，氧气含量21%，CO2浓度360μmol·mol-1。

　　1.2.5抗氧化酶活力的影响.参照郝再彬[8]主编《植物生理学实验技术》的方法。0.5g叶片于预冷的研钵中,加4ml磷酸缓冲液(PH=7.8),在冰浴上研磨成浆,加缓冲液使终体积为5ml,于4℃下 8000×g离心15min，上清液即为粗提液。

　　1)SOD(超氧化物岐化酶)提取和活性测定。将郝再彬等(2004)[8]的方法稍作修改。取上清液1.5ml与反应液(0.05M磷酸缓冲液,130uMMet溶液,75uMEDTA-Na2,20UM核黄素,蒸馏水定容至3ml)在40umolm-2s-1光强下反应30min，以不照光的对照管(磷酸缓冲液代替酶液)用UV-1601型分光光度计在 560nm比色。计算其单位时间内吸光度的变化。以 抑制NBT光还原的50%为酶的一个活力单位。

　　2) POD酶(过氧化物酶)活性的测定。将郝再彬等(2004)[8]的方法稍作修改。测定系统含20ul酶提取液和3mlPOD反应液(28ul愈创木酚和19ul30%H2O2,用0.1M磷酸缓冲液(PH6.0)定容至50ml)470nm下比色, 计算其单位时间内吸光度的变化。1min内A 4 70减少1的酶量为一个活力单位。

　　3) CAT酶(过氧化氢酶)活性的测定。将郝再彬等(2004)[5] 的方法稍作修改.测定系统含0.3ml酶提取液和2.7mlCAT反应液(1mlH2O2(30mM)和1.7ml磷酸缓冲液)。在240nm下比色。计算其单位时间内吸光度的变化.以1min内A240减少1的酶量为一个活力单位。

　　1.2.6细胞膜透性的测定 参照郝再彬[8]主编《植物生理学实验技术》的方法。用直径为0.8cm的打孔器避开主脉,打取用去离子水冲洗干净的叶圆片4片,放入洁净的具塞试管中,加入5 mL 含土温(-80)的去离子水,室温下平衡2h，期间多次摇动试管，用DDS-307型电导率仪测其初电导值。测毕后置沸水浴中30 min，冷却至室温，再测其终电导值。以相对电导率表示细胞膜透性，并计算伤害度。相对电导率(%)=(初电导率/终电导率)×100%;伤害度(%)=(处理相对电导率-对照相对电导率)/(100-对照相对电导率)。

　　2. 结果与分析

　　2.1干旱胁迫下转基因番茄水势的变化

　　由图1可以看出，干旱胁迫后,转基因(T(+)-12)和野生型(WT)番茄植株水势均显著降低，但转基因株较野生型下降幅度要小。其中，10%、20%和30%PEG模拟干旱胁迫条件下，转基因番茄植株水势分别比相应对照降低63.22%、82.02%、90.37% ，野生型(WT)植株水势分别比相应对照降低73.40%、 95.72%、96.94% ，并在20%条件下两者差异最明显。说明转正义基因番茄植株在干旱胁迫下能维持较低的水势，比野生型植株具有更强的抗旱性。

　　图1. 干旱胁迫下WT和转基因番茄叶片水势的变化

　　Fig.1 The change of water potential in tomato leaves under drought stress

　　2.2干旱胁迫对番茄植株叶片类囊体膜脂组成的影响

　　类囊体膜主要存在单半乳糖基甘油二脂(MGDG)，双半乳糖基甘油二脂(DGDG)，磷脂酰胆碱，磷脂酰甘油和硫代异鼠李糖基甘油二脂(SQDG)【9】 其中糖脂所占比重很大, MGDG和DGDG可达总脂的75%,且主要成分为亚麻酸(18：3)，可达90%以上。多不饱和脂肪酸占如此高的比例被认为与膜的高度流动性有关,是类囊体膜上进行高效的光化学反应的基本特征。王贵平[10]研究表明,干旱胁迫导致烟草叶片类囊体膜类脂含量降低，类囊体膜脂肪酸趋向于饱和;自然干旱条件下 ,杏叶片相对含水量和脂肪酸不饱和指数 (IUFA)随干旱时间的延长而逐渐下降[11];干旱胁迫下，吊兰的磷脂中PE的相对含量增加，PE脂肪酸中棕榈酸(16:0) 明显减少，而膜脂、总磷脂和PC、PI中饱和脂肪酸增加，但PG脂肪酸组成变化很小[12]。

　　表1干旱胁迫对WT及转基因番茄植株叶片类囊体膜脂脂肪酸组成的影响

　　Table 1 Fatty acid composition of lipids from WT and sense transgenic tomato(T-12)leaves under drought resistance

　　类脂

　　(Lipoid )

　　PEG

　　处理

　　(Treatment of PEG) )

　　株系

　　(Line)

　　类脂

　　相对含量

　　脂肪酸组成Fatty acid composition /%

　　棕榈酸

　　(Palmic acid)

　　(16：0)

　　棕榈油酸

　　(Palmitoleic acid)

　　(16：1 )

　　硬脂酸

　　(Stearic acid)

　　(18：0)

　　油酸

　　(Oleic acid)

　　(18：1)

　　亚油酸

　　(Linoleic acid)

　　(18：2)

　　亚麻酸

　　(Linolenic acid)

　　(18：3)

　　单半乳糖脂

　　甘油二酯

　　MGDG

　　0

　　T(+)-12

　　45.08±0.6a

　　3.46±0.5a

　　0

　　0.35±0.5a

　　17.50±0.5a

　　5.11±0.6b

　　73.6±0.5a

　　WT

　　44.89±0.8a

　　2.29±0.6a

　　0

　　0.30±0.2a

　　23.1±0.5a

　　12.49±0.3a

　　61.5±0.6b

　　10%

　　T(+)-12

　　44.05±0.6a

　　3.88±0.5a

　　0

　　0.96±0.2a

　　17.91±0.5a

　　5.98±0.6b

　　70.6±0.3a

　　WT

　　42.90±0.6a

　　5.35±0.6a

　　0

　　1.29±0.2a

　　24.01±0.5a

　　13.51±0.6a

　　55.6±0.3b

　　20%

　　T(+)-12

　　35.08±0.6a

　　3.95±0.5b

　　0

　　1.35±0.8a

　　18.51±0.3a

　　7.11±0.6c

　　63.59±0.5a

　　WT

　　25.85±0.5a

　　6.29±0.8a

　　0

　　3.30±0.3a

　　25.3±0.5b

　　16.90±0.3a

　　45.52±0.6b

　　30%

　　T(+)-12

　　30.88±0.5a

　　4.01±0.5b

　　0

　　1.98±0.7a

　　19.02±0.5b

　　8.09±0.6c

　　60.26±0.3a

　　WT

　　20.50±0.5b

　　7.99±0.5a

　　0

　　4.15±0.7a

　　26.98±0.5a

　　20.15±0.6a

　　40.83±0.5c

　　双半乳糖脂

　　甘油二酯

　　DGDG

　　0%

　　T(+)-12

　　23.86±0.5a

　　17.88±0.5a

　　0

　　4.20±0.5a

　　2.04±0.3a

　　8.15±0.5b

　　69.01±0.4a

　　WT

　　23.41±0.2a

　　14.11±0.4a

　　0

　　3.22±0.7a

　　2.35±0.5a

　　11.39±0.3a

　　66.71±0.5a

　　10%

　　T(+)-12

　　22.59±0.5a

　　18.05±0.2a

　　0

　　5.18±0.2a

　　2.14±0.3a

　　9.08±0.7b

　　66.11±0.5a

　　WT

　　16.08±0.5b

　　15.53±0.2a

　　0

　　4.95±0.7a

　　2.43±0.3a

　　13.05±0.8a

　　60.02±0.5a

　　20%

　　T(+)-12

　　20.86±0.5a

　　19.85±0.8a

　　0

　　6.20±0.5a

　　3.05±0.3a

　　10.16±0.5b

　　60.01±0.4a

　　WT

　　8.41±0.2b

　　17.11±0.8a

　　0

　　6.20±0.5a

　　3.95±0.5a

　　16.40±0.4a

　　53.80±0.5b

　　30%

　　T(+)-12

　　19.95±0.8a

　　21.13±0.2a

　　0

　　6.91±0.7a

　　3.99±0.3a

　　8.95±0.8b

　　58.20±0.5a

　　WT

　　7.93±0.5c

　　19.58±0.3a

　　0

　　7.15±0.7a

　　4.51±0.3a

　　13.81±0.8a

　　49.65±0.8b

　　硫代异鼠李

　　糖基甘油二脂

　　SQDG

　　0%

　　T(+)-12

　　8.31±0.5a

　　32.45±0.5a

　　0

　　2.01±0.6a

　　9.6±0.3a

　　16.33±0.5b

　　40.60±1.0a

　　WT

　　7.95±0.4a

　　35.44±1.1a

　　0

　　1.85±0.5a

　　4.11±0.8b

　　20.60±0.5a

　　37.06±1.1a

　　10%

　　T(+)-12

　　8.75±0.3a

　　34.63±0.5a

　　0

　　2.33±0.5a

　　9.03±1.1a

　　16.81±0.8b

　　38.11±0.8a

　　WT

　　8.09±0.3a

　　36.81±0.5a

　　0

　　1.88±1.1a

　　3.53±1.1b

　　21.00±0.5a

　　34.00±0.8b

　　20%

　　T(+)-12

　　9.31±0.3a

　　39.45±0.5a

　　0

　　3.01±0.6a

　　8.6±0.3a

　　17.33±0.5b

　　33.60±1.0a

　　WT

　　8.11±0.4a

　　36.30± 0.8b

　　0

　　1.95±0.5a

　　3.11±0.8b

　　21.60±0.5a

　　31.06±1.1a

　　30%

　　T(+)-12

　　9.98±0.4a

　　40.11±0.5a

　　0

　　3.56±1.1a

　　7.92±1.0a

　　17.98±0.5b

　　31.56±0.5a

　　WT

　　9.23±0.4a

　　38.53±0.5a

　　0

　　2.66±1.1a

　　2.58±0.5b

　　22.35±0.5a

　　25.66±0.5b

　　磷脂酰

　　甘油

　　PG

　　0%

　　T(+)-12

　　8.40±0.6a

　　21.90±0.4a

　　26.3±0.5a

　　1.81±0.1a

　　3.68±0.5a

　　14.91±0.5a

　　31.67±0.5a

　　WT

　　9.13±0.5a

　　20.99±0.5a

　　28.5±0.3a

　　4.30±0.3a

　　3.55±0.6a

　　16.50±0.6a

　　25.43±0.8b

　　10%

　　T(+)-12

　　8.31±0.6a

　　22.05±0.6a

　　28.11±0.6a

　　1.80±0.7b

　　3.12±0.7a

　　14.58±0.7a

　　29.98±0.8a

　　WT

　　8.99±0.6a

　　19.35±0.6a

　　29.02±0.5a

　　4.15±0.7a

　　2.83±0.6a

　　16.13±0.3a

　　22.09±0.8b

　　20%

　　T(+)-12

　　8.00±0.6a

　　22.91±0.4a

　　30.3±0.3a

　　1.80±0.5a

　　2.68±0.5a

　　13.60±0.5a

　　28.67±0.5a

　　WT

　　8.53±0.5a

　　17.89±0.5a

　　30.5±0.9a

　　4.00±0.3a

　　2.45±0.6a

　　16.00±0.6a

　　23.43±0.8b

　　30%

　　T(+)-12

　　7.81±0.6a

　　23.00±0.3a

　　31.02±0.6a

　　1.63±0.6a

　　2.35±0.6a

　　13.41±0.3a

　　25.55±0.6a

　　WT

　　8.13±1.1a

　　17.80±0.6a

　　32.10±0.6a

　　3.81±0.6a

　　2.01±0.6a

　　15.83±0.3a

　　20.09±0.6b

　　注：同一列数据后的不同字母表示在0.05水平上差异显著。3次重复，平均值±SD。下同。

　　Note:Values within the column followed by a different letter are significantly different at 0.05 probability level.Each point represents the mean ±SD of 3 measurements on separate leaves.The same as below.

　　与WT相比，转正义基因植株类囊体膜上所有类脂中亚麻酸(18：3)含量增加12.67%，亚油酸(18:2)含量下降26.98%。T(+)-12株系与WT多聚不饱和脂肪酸指数(IUFA，IUFA=18：1×1+18：2×2+18：3×3)分别为192.12%和181.81%，差异显著(P<0.05)，说明番茄植株中LeFAD7基因的过量表达促进了亚油酸(18:2)向亚麻酸(18:3)的转化。PG含量降低，SQDG含量升高，PG中不饱和脂肪酸含量增多。

　　表1还显示，干旱胁迫使WT和转正义基因植株类囊体膜上MGDG、DGDG和 PG的含量呈下降趋势，SQDG的含量呈上升趋势。转正义基因植株的MGDG、DGDG、PG 含量分别比对照降低2.28%～31.50% 、5.32%～16.39、1.07%～7.02%，SQDG含量比对照增加5.29%～20.10%，但差异均为达到显著水平; WT植株的MGDG、DGDG、PG 含量分别比对照降低4.43%～ 54.33%、 31.31%～66.12%、1.08%～11.91%，SODG的含量增加1.76% ～16.10%，且30%处理MGDG含量和10%～30%处理的DGDG含量与相应对照株和转正义基因植株有显著差异(P<0.05)。即干旱胁迫下转正义基因植株类囊体膜上主要类脂含量变化幅度比野生株小，且均与对照差异不显著。

　　另外，干旱胁迫处理的WT和转正义基因植株MGDG、DGDG 中18：3含量均明显下降，而18：2含量相应上升，转正义基因植株其含量变化幅度较小，与WT相比差异显著( P<0.05), MGDG、DGDG 中16:0,18:0含量上升,18:1含量下降，与WT相比差异不显著。 SQDG中16：0、18：0和18：2含量 升高，18：1、18：3含量下降，与WT相比差异不显著，PG中各不饱和脂肪酸含量变化不明显，说明番茄植株中LeFAD7基因的过量表达使植株类囊体膜类脂含量和脂肪酸饱和性在干旱胁迫下保持相对稳定，从而表现出比野生株更强的抗旱性。

　　2.3 干旱胁迫下转基因番茄植株净光合速率的变化。

　　在干旱胁迫下，转基因番茄植株和野生型植株Pn随PEG浓度的增加均呈逐渐下降趋势(图2), 各浓度下转基因番茄Pn分别比对照显著下降19.97%、24.32%和28.13%，WT则分别显著下降了22.67%、28.24%和31.00%;同时，转正义基因番茄植株Pn始终高于对应的野生型植株，且在20%和30%PEG处理下Pn下降幅度显著小于野生型植株(P<0.05 )。

　　图2 干旱干旱胁迫下WT和转基因番茄叶片净光合速率含量的变化

　　Fig.2 The change of Pn in tomato leaves under drought stress

　　2.4 干旱胁迫下转基因番茄植株荧光参数的变化

　　Fv/Fm表示当所有反应中心开放时PSⅡ的最大光化学效率，可以衡量PSⅡ的光抑制程度。在干旱胁迫下，转基因番茄植株和野生型植株的Fv/Fm均呈下降趋势(图3)，其中 ,转基因番茄的Fv/Fm随PEG浓度的增加分别比对照下降0.36%、0.95%和 5.11%，WT则分别下降了 0.83%、1.88 %和5.46 %，差异不显著;在干旱胁迫下,转正义基因番茄植株的Fv/Fm始终高于野生型植株，且其下降幅度小于野生型植株，但差异不显著。

　　ΦPSⅡ反映光照下PSⅡ反应中心部分关闭情况下的实际光化学效率。由图3可知，随PEG浓度的增加,转基因番茄ΦPSⅡ依次比相应对照下降 8.87%、19.31%和31.9%，WT则分别下降了 10.87%、23.03%和 31.9%，差异不显著;在干旱胁迫处理的转正义基因番茄ΦPSⅡ值亦始终高于相应野生型植株，且比对照下降幅度小于野生型植株，但差异不显著。可见，在PEG模拟干旱胁迫下，转正义基因番茄植株和野生型植株的最大光化学效率和实际光化学效率均比相应对照显著降低，转基因植株降低的幅度略小于野生植株，说明在干旱胁迫下转正义基因对番茄植株PSⅡ光化学效率有一定促进作用，但效果不显著。

　　图3干旱胁迫下WT和转基因番茄叶片Fv/Fm和φPSⅡ 含量的变化

　　Fig.3 The change of Fv/Fm and ΦPSⅡ in tomato leaves under drought stress

　　2.5干旱胁迫下转基因番茄植株抗氧化酶活性的变化

　　在干旱胁迫环境下,叶绿体内的氧会被活化成对细胞有伤害的活性氧。 叶绿体内的主要活性氧清除系统包括酶系统的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和非酶系统的抗坏血酸、谷光甘肽等可以减轻膜脂过氧化程度,保持膜系统的稳定。由图4可以看出随PEG浓度的增加,转基因番茄 SOD 活性升高值依次为 6.26%、9.09%和-32.52%,WT活性升高值依次为2.15%、-1.22%和-40.65%.可以看出干旱胁迫下,随干旱胁迫的加重，SOD活力呈先升后降趋势,且转基因SOD的总体活力一直高于野生型。随PEG浓度的增加,转基因番茄 POD 活性升高值依次为 0.88%、1.27%和- 0.51%,WT活性升高值依次为0.83%、 0.85%和-0.89%.随PEG浓度的增加,转基因番茄CAT活性升高值依次为29.37%、35.61%和-7.31%,WT活性升高值依次为 16.68%、18.54%和- 23.90%.

　　图4干旱胁迫下WT和转基因番茄抗氧化酶活性的变化

　　Fig. 4 Changes of Antioxidant enzyme activIty in tomato leaves under drought stress

　　2.6干旱胁迫对番茄叶片电导率和伤害度的影响

　　相对电导率和伤害度是衡量细胞膜稳定性、通透性及其受伤害程度的常用指标。在干旱胁迫条件下，WT植株与转基因植株相对电导率和伤害度均显著增加(图4)。其中，随PEG浓度的增加，转基因番茄叶片相对电导率分别比相应对照显著增加23.97%、38.73%、45.06% ，野生植株则分别增加68.52% 、77.57%、78.96% ，且转基因植株的增加幅度显著小于野生植株;转基因植株叶片细胞膜伤害度依次为5.96%，7.74%和 8.52%，WT植株伤害度则依次为10.04，15.95%和17.31%，两者在相同PEG浓度下均差异显著(P<0.05)。即在不同程度干旱胁迫下，转基因番茄植株叶片细胞膜受伤害程度显著小于相应野生植株，说明转正义基因番茄植株抗耐旱能力优于野生植株，LeFAD7基因提高了番茄植株的抗旱性。

　　图5 干旱胁迫下WT和转基因番茄叶片相对电导率和伤害度的变化

　　Fig.5 Changes of relative electronic conductance and extent of injury in tomato leaves under drought stress

　　3.讨论

　　3.讨论

　　当植物遭受轻度或中度干旱时，叶片气孔导度下降，造成叶内细胞 间隙二氧化碳浓度降低而导致光合速率下降。干旱胁迫对植物的光合作用的影响比较复杂,它不仅使光合速率降低,而且还会抑制光合作用光反应中原初光能转换电子传递光合磷酸化和光合作用暗反应过程, ,最终导致光合作用下降[13，14]。

　　在干旱胁迫环境下,叶绿体内的氧会被活化成对细胞有伤害的活性氧。在轻度和中度干旱下,叶绿体内的主要活性氧清除系统,如酶系统的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶活性和非酶系统的抗坏血酸谷光甘肽含量等明显升高 , 及时消除这些活性氧。 重度干旱下,叶绿体内的主要活性氧清除系统明显降低, 不能及时消除这些活性氧,引起膜脂过氧化和蛋白质的合成的抑制,从而破坏叶绿体细胞膜系统,叶绿素降解,最终影响叶片的生理作用[15]。Vijayan[16]等通过对拟南芥突变体的研究指出，低的类囊体膜不饱和程度限制了PSⅡ复合体内损伤的D1蛋白被置换的速度。众多研究表明，植物PG中饱和脂肪酸含量与膜的流动性成反比，PG中不饱和脂肪酸含量的增多，使类囊体膜流动性增加，在一定程度上保护了膜结合蛋白的活性，减轻光抑制。因此植物类囊体不饱和程度的增高有利于增强植物的抗旱性。

　　根据我们前期对转基因植株Northern杂交检测的结果[17]，本实验选择了LeFAD7基因表达量较高的正义株系T-12(+)为试材。结果表明，LeFAD7基因的过量表达促进了亚油酸(18：2)向亚麻酸(18：3)的转化，类囊体膜脂肪酸不饱和度上升。干旱胁迫下，转正义基因植株株系类囊体膜脂不饱和度的增加可能通过促进D1蛋白的周转来减轻PSⅡ光抑制。多不饱和脂肪酸占如此高的比例被认为与膜的高度流动性有关, 不饱和脂肪酸的增多，膜稳定性增强，植物的抗逆性提高，类囊体膜上磷脂的减少使双层膜向Ⅱ型六角结构转变的倾向大大减小，糖脂的增多增加了亲水性[18,19];PG含量降低，SQDG含量升高，从而使阴性脂总量相对稳定，对类囊体结构和功能至关重要。

　　综上所述，类囊体膜不饱和程度的提高，尤其是PG中不饱和程度的增加，可能维持了干旱胁迫下膜的流动性。而PG含量降低，SQDG含量升高以及磷脂的减少，糖脂的增多维持了类囊体膜的稳定性。膜流动性和稳定性的提高，缓解了PSⅡ光抑制和叶绿素降解，尽而缓解了光合速率的下降和活性氧的伤害，维持了植株正常功能。

　　参考文献

　　[1] ANDERSON J M.Consequences of spatial separation of photosystem 1 and 2 in thylakoid membranes of higher plant chloroplasts[J]. FEBS Letters,1981,124(1):1-10.

　　[2] BAKER N R,WEBBER A N. Interactions between photosystems[J]. Adwances Botanical Research,1987.13:1-56.

　　[3]隋森芳.膜分子生物学[M].北京: 高等教育出版社,2003:270-275.

　　[4] 张伟玉 , 杨静慧 ,刘艳军 .Study on oil content and drought-resistance of several wild herbal plants[J]Journal of Tianjin Agricultural University(天津农学院学报),2007,14(3):7-8(in Chinese).

　　[5]刘训言.番茄叶绿体omega-3脂肪酸去饱和酶基因(LeFAD7)的克隆及其在温度逆境下的功能分析[D]济南:山东农业大学博士学位论文. 2006.6: 67.

　　[6] 苏维埃 ， 王文英， 李锦树.Analytical technology of lactone and fatty acid on plant[J]. Plant Physiology Communications(植物生理学通讯),1980,3:54-60(in Chinese).

　　[7]朱亚芳, 苏维埃. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京:科学出版社,1999:294-297.

　　[8] 郝再彬等.植物生理实验[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004:115~117.

　　[9]张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社,,2003: 67-70.

　　[10]王贵平.转BADH基因烟草光合作用对干旱强光胁迫的响应[D]济南:山东农业大学硕士学位论文,2006:72

　　[11] 郭延平 ， 李嘉瑞 .Changes of fatty acid composition of membrane lipid, ethylene release and lipoxygenase activity in leaves of apricot under drought stress[J]. Journal of Zhejiang Agricultural University(Agric.& Life Sci)(浙江大学学报·农业与生命科学版), 2002,5:65-68(in Chinese).

　　[12] 崔素霞 , 王蔚 , 陈国仓 , 张承烈 . Seasonal Changes of endogenous phytohormones ,fatty acid composi tion of chloroplast membrane and enzymes of membrane-lipids antioxidation system in wo desert plants[J]. Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报),2000,1:38-40 (in Chinese).

　　[13] 宫海军 , 陈坤明, 陈国仓 Effects of gradual drought on the fatty acid composition of polar lipids , H~+ -ATPase and 5 -AMPase activities in the plasma membranes of two spring wheat leaves[J] Acta Phytoecologica Sinica (植物生态学报),2003，4:26-28(in Chinese).

　　[14] 姚庆群), 谢贵水 .The photosynthetic stomatal and nonstomatal limitation under drought stress[J].Chinese Journal of Tropical Agriculture(热带农业科学),2005,25(4):80-85(in Chinese).

　　[15] Kruse O, Hankamer B, Konczak C, et al. Phosphatidylglycerol is involved in the dimerization of photosystem Ⅱ[J]. J Biol Chem,2000,275(9):6509-6514

　　[16] Vijayan.scawenging of active oxygens and dissipation of excess photons[J]. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology,1999,50:601-639.

　　[17] LIU X Y,YANG J H,LI B,YANG X M,MENG Q W.Antisense-mediated depletion of tomato chloroplast omega-3 fatty acid desaturase enhances thermal tolerance[J].Journal of Integrative Plant Biology,2006,48(9):1096-1107.

　　[18]潘瑞炽.植物生理学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2004，440-448.

　　[19] 杨福愉.生物膜[M].北京:科学出版社,2005:67.