摘要
谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase，GPX, EC1.11.1.9)广泛存在于动物、植物、真菌及细菌等生物体内，是清除活性氧的一种关键酶，在抗氧化胁迫中发挥重要作用。本研究从水稻（Oryza sativa）中克隆了两个GPX基因，分别命名为OsGPX3和OsGPX4，并对这两个基因进行了基因结构、系统发生关系、组织表达谱、蛋白质结构及酶活性等研究，主要结果如下: 1、克隆得到水稻OsGPX3和OsGPX4基因的cDNA序列，它们分别包括717 bp和705 bp的开放阅读框，并分别编码238和234个氨基酸组成的蛋白质，预测分子量是25.84 kDa和25.07 kDa。两个基因都包含6个外显子，且对应的外显子长度相似，但内含子长度差异较大。蛋白序列相似性分析发现植物GPX序列有较大的相似性，并且含有3个保守的Cys残基，系统发生关系分析发现OsGPX3和OsGPX4与其它物种的GPX聚成一枝，并且有很高的支持率。蛋白质三维结构模拟发现OsGPX3和OsGPX4蛋白的三维结构具有典型的硫氧还蛋白(TRX)结构域，包含6个β折叠和4个α螺旋结构。 2、通过RT-PCR的方法，检测了水稻OsGPX3和OsGPX4基因在正常生长的水稻不同部位（根、茎、成熟叶、幼叶和叶鞘）中的表达分布，结果发现OsGPX3和OsGPX4基因在水稻根、茎、成熟叶、幼叶和叶鞘中均表达，是组成型表达基因。 3、在大肠杆菌中表达并通过镍离子吸附层析纯化了OsGPX3和OsGPX4蛋白，酶活性分析显示OsGPX3和OsGPX4蛋白对底物H2O2、 tBOOH和COOH具有较高活性，OsGPX3对三种底物的活性分别为2.80±0.03、1.19±0.04、2.99±0.05μmol/minper mg，OsGPX4对三种底物的活性分别为1.26±0.01，0.70±0.01、1.31±0.02μmol/min per mg。OsGPX3对三种底物的活性均高于OsGPX4，预示着这两个蛋白可能存在功能上的分化。 本研究经过整合序列分析、基因表达、酶活性及蛋白质三维结构数据，在水稻中鉴定出了组成型表达的具有广谱抗过氧化物功能的OsGPX3和OsGPX4基因，为深入揭示GPX在植物抗氧化胁迫中的独特作用，及利用具有广谱抗过氧化物功能的GPX对植物进行遗传改良，提高其抗氧化胁迫的能力奠定了基础。
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