OsGGCT2;1和谷胱甘肽在砷胁迫下调节水稻生长及氧化还原稳态中的整合作用

该研究探讨OsGGCT2;1在水稻砷胁迫中通过调节GSH稳态及抗氧化酶活性，外源GSH补充可缓解氧化损伤并抑制该基因表达，为提高水稻砷毒抗性提供依据。

　　

摘要

谷胱甘肽（GSH）是一种重要的代谢物，能够维持氧化还原平衡，并保护植物免受重金属引起的氧化应激。尽管γ-谷氨酰环化转移酶（GGCT2;1）在应激条件下对GSH的分解代谢起着关键作用，但其在水稻应对砷[As(V)]胁迫中的作用尚未完全明了。本研究旨在探讨OsGGCT2;1在Oryza sativa ssp. japonica（粳稻）中调节GSH稳态的功能作用，并考察外源性GSH补充是否能够缓解由胁迫引起的损伤。水稻幼苗被暴露于不同浓度的As(V)中，同时给予或不给予外源性GSH补充。研究人员测量了生长参数、光合活性、抗氧化酶活性以及GSH和过氧化氢（H?O?）的水平。通过定量实时PCR（qRT-PCR）技术分析了在As(V)胁迫及GSH补充条件下OsGGCT2;1的表达情况。As(V)暴露导致内源性GSH水平下降，抑制了生长，并提高了抗氧化酶活性及H?O?的积累。外源性GSH补充显著改善了种子发芽、茎和根的生长、生物量积累以及光合效率。GSH补充减少了活性氧（ROS）的积累，并恢复了As(V)处理后幼苗中的GSH水平。值得注意的是，在As(V)胁迫下OsGGCT2;1的表达显著上调，而在外源性GSH存在的情况下则下调，这表明其参与了胁迫诱导的GSH分解代谢。这些发现表明OsGGCT2;1是水稻在As(V)胁迫下GSH稳态的关键调节因子。外源性GSH补充可以减轻氧化损伤，增强抗氧化防御机制，并抑制OsGGCT2;1的表达，从而有望提高水稻对砷毒性的耐受性。