番茄VTE3过表达促进α-生育酚积累并增强抗氧化能力

《BMC Plant Biology》：Overexpression of SlMPBQMT (VTE3) enhances α-tocopherol accumulation and reduces oxidative stress in tomato

　　

摘要

背景

维生素 E（生育酚）是一类重要的脂溶性抗氧化剂，能保护植物细胞膜免受氧化损伤。生育酚生物合成发生在质体中，涉及 VTE 基因家族编码的多种酶。其中，VTE3 编码一种 2-甲基 -6-植基 -1,4-苯醌醇甲基转移酶，催化生育酚生物合成途径中关键的甲基化步骤。然而，VTE3 在番茄中调节 α-生育酚积累、氧化应激反应及生育酚生物合成相关基因表达的作用尚不清楚。

结果

为了研究 VTE3 的功能，利用农杆菌介导转化技术构建了过表达 VTE3 的转基因番茄植株。通过定量实时 PCR 分析确认了九条独立的过表达系。高效液相色谱显示，与非转基因植株相比，转基因番茄植株果实中 α-生育酚积累增加。在所分析的生育酚生物合成相关基因中，GGDR 在过表达系中表现出最显著的转录增加，而 VTE1、VTE2 和 VTE4 显示出相对温和或依赖基因型的变化。有趣的是，外源 α-生育酚处理显著诱导了 GGDR 的表达，表明 α-生育酚积累与 GGDR 调节之间可能存在潜在关联。此外，如硝基蓝四氮唑和 3,3-二氨基联苯胺染色所示，转基因系在暴露于非生物胁迫时的活性氧（ROS）积累减少，支持了 α-生育酚积累增加与 ROS 积累减少之间的关联。

结论

研究结果表明，VTE3 过表达增强了番茄中 α-生育酚的积累，与 GGDR 表达增加相关，并减少了 ROS 积累。此外，外源 α-生育酚处理诱导 GGDR 表达表明，α-生育酚积累与生育酚生物合成过程中的前体供应之间存在潜在联系。这些结果为维生素 E 生物合成的调控提供了新的见解，并确定 VTE3 是代谢工程的一个有前途的目标，以提高番茄及其他园艺作物的维生素 E 含量和氧化应激反应能力。