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类胡萝卜素作为一种重要的天然色素,普遍存在于所有的光合作用组织中。它参与广泛的生理过程,包括光能的捕获、光能传递、叶绿体的光保护作用、生物体着色以及作为独脚金内酯和脱落酸(ABA)合成前体参与着植物生长的调控和植物与环境的互作。虽然早期生化研究使我们对类胡萝卜素有了充分的了解,但是对拟南芥类胡萝卜素合成途径中遗传基础我们还不是很了解。本论文通过图位克隆得到了拟南芥db5突变体缺陷表型是由拟南芥AtZISO基因第四个外显子区碱基G突变成A,导致了一个在多种物种中极度保守的氨基酸的改变,由甘氨酸(G)变成了谷氨酸(E)。随后我们通过构建超表达AtZISO基因表达载体,并在农杆菌GV3101介导下获得了以野生型Col或db5突变体为背景的超表达植株。超表达AtZISO基因能恢复db5突变体的缺陷表型,进一步确认db5突变体的缺陷表型是由AtZISO基因功能缺失引起。此外,我们构建了类胡萝卜素合成途径中PSY去饱和酶和CRTISO异构酶超表达载体,以便于我们深入研究AtZ-ISO基因功能。AtZISO基因作为拟南芥类胡萝卜素合成途径中的异构酶参与9,15,9 ’-三-顺式-ζ-胡萝卜素变换为9,9’-二-顺式-ζ-胡萝卜素的异构化作用。一些研究表明光照就可进行这种异构化作用,但是在其他非光合作用器官的质体中,酶促反应异构化则是不可缺少的。先前的研究发现拟南芥AtZ-ISO基因zic1-1突变体在暗处生长和光下生长分别出现了子叶白化和子叶推迟变绿的表型,但是AtZISO基因是否存在其他方面功能,我们还不是很了解。在本文中我们还发现了 AtZ-ISO基因功能缺失引起了另一些表型,在正常生长条件下在正常的生长条件下,db5有正常的子叶,却出现了黄色真叶;此外,db5的果荚和花序茎也出现黄化现象;与Col相比,db5个体矮小,分枝多整株苗子显现出偏黄的现象;且db5出现了延缓衰老表型。在植物体中NADPH的产生依赖于光合作用,通过NADPH氧化酶催化O2和NADPH能产生H2O2。在20 μ mol · m-2 · s-1光下生长的db5突变体黄化叶及整株幼苗地上部分出现了 H2O2含量减少现象,而绿色全展叶H2O2含量并没有明显的变化。Fv/Fm检测绿色全展叶证明了 db5突变体与野生型Col光合作用并没有差别,表明AtZISO基因可通过影响类胡萝卜素的合成进而影响植物的光合作用。本论文研究结果显示拟南芥AtZISO异构酶对于植物光合器官在光下进行类胡萝卜素的异构化是必不可少的,这与先前的一些研究结果是一致的。此外,我们发现的db5突变体存在延缓衰老表型,表明AtZISO基因突变有可能影响到了以类胡萝卜素为前体的一些植物激素合成。