YHem1基因轉(zhuǎn)化香蕉提高植株抗冷性研究

韓麗曉等

摘 要 用含質(zhì)粒pYF8631的根癌農(nóng)桿菌EHA105菌株轉(zhuǎn)化‘巴西香蕉（Musa AAA Cavendish subgroup cv.‘Brazil）的假莖橫切薄片， 在含有250 mg/L卡那霉素和500 mg/L羧芐青霉素的MS培養(yǎng)基上誘導(dǎo)不定芽， 獲得5株GUS陽性苗。經(jīng)PCR、RT-PCR檢測，發(fā)現(xiàn)其中2株可以合成ALAS mRNA，表明YHem1基因已經(jīng)整合到基因組中并且能夠正常表達。測定香蕉內(nèi)源ALA含量、ALAS活性和葉綠素相對含量（SPAD）表明，轉(zhuǎn)基因植株具有ALAS活性，其ALA含量和葉綠素含量均顯著高于野生型對照。7 ℃低溫處理后的葉綠素快速誘導(dǎo)熒光動力曲線測定表明，轉(zhuǎn)基因香蕉葉片光合電子轉(zhuǎn)換能力顯著高于野生型，表明轉(zhuǎn)化YHem1基因可以提高香蕉耐冷性。

關(guān)鍵詞 5-氨基乙酰丙酸（ALA）；YHem1；香蕉；遺傳轉(zhuǎn)化；葉綠素快速熒光動力學(xué)；低溫脅迫

中圖分類號 S668.1 文獻標識碼 A

Abstract The thin slices of pesudostems of banana（Musa AAA Cavendish subgroup cv.‘Brazil）were used as the explants to transform YHem1 gene by Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 harboring pYF8631 plasmids and 5 GUS-positive regenerated buds were obtained on MS culture media containing 250 mg/L kanamycin and 500 mg/L carbenicillin. PCR and RT-PCR detection showed that two of them were transgenic， because only they could synthesize mRNA. Furthermore， they could biosynthesize more endogenous ALA due to the additional ALAS activity， with higher SPAD than the wild type. The detection of the chlorophyll fast induction fluorescence of banana leaves treated by 7 ℃ chilling showed that over-production of ALA in YHem1 transgenic banana might improve cold tolerance of banana in photosynthetic electron conversion ability. Thus， YHem1 transformation can improve chilling tolerance for banana plants.

Key words 5-Aminolevulinic acid（ALA）； YHem1； Banana； Genetic transformation； Chlorophyll fast induction fluorescence； Cold stress

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.09.001

香蕉是世界上最重要的熱帶水果之一。據(jù)統(tǒng)計，2009年中國香蕉種植面積為33.8萬hm2，產(chǎn)量為883.39萬t[1]，主要分布在華南，包括廣東、海南、廣西、福建、云南、臺灣等年均氣溫達21 ℃以上地區(qū)。盡管這里常年溫度高，但即使在最熱的海南省，每年冬春季都會受到寒流侵襲，有的年份還造成毀滅性傷害[2]。因而，冬春防寒是香蕉栽培的重要方面[3-4]。最近，黃芳等[5-6]提出，施用一定濃度外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）可以顯著提高香蕉幼苗抗冷性。但至今還沒有通過轉(zhuǎn)基因手段來獲得抗寒香蕉新種質(zhì)的研究報道。

ALA是所有卟啉化合物生物合成的關(guān)鍵前體，作為植物葉綠素合成研究的一個部分，很早就受到重視[7]。近年來，人們發(fā)現(xiàn)它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有著重要的應(yīng)用前景[8]，其中，最重要的是提高植物抗逆性。據(jù)報道，將三葉齡水稻幼苗根系浸泡在1 mg/L ALA溶液中24 h，轉(zhuǎn)放于5 ℃低溫中5 d，幼苗存活率、干物質(zhì)重等顯著提高[9]。用10 mg/L ALA處理甜瓜幼苗，經(jīng)4 ℃低溫6 h后，處理植株僅有部分葉片葉緣出現(xiàn)失水癥狀，且常溫后可以逐漸恢復(fù)，但對照植株全部死亡[10]。在植物體內(nèi)，ALA合成通過C5途徑，由谷氨酸作為前體，需要三步生化反應(yīng)，涉及多個基因；在動物和微生物（如酵母）體內(nèi)，ALA合成通過C4途徑，經(jīng)甘氨酸和琥珀酰CoA縮合而成，由一個ALA合酶（ALAS）基因（HemΙ）控制。張治平等[11]將釀酒酵母ALAS基因與擬南芥HemA啟動子（一種光敏型啟動子）構(gòu)建在一起，形成一種光誘導(dǎo)重組基因（YHem1）。通過LBA4404菌株介導(dǎo)轉(zhuǎn)入擬南芥[12-13]、煙草[11-12，14]、草莓[15]后，轉(zhuǎn)基因植株葉片可以在光照下合成更多內(nèi)源ALA，而且光合能力、耐鹽性等都顯著提高。因而，通過遺傳轉(zhuǎn)化方式提高植物內(nèi)源ALA合成能力有望培育出抗逆性強的植物新種質(zhì)。為此，本研究將YHem1載體導(dǎo)入EHA105菌株，利用該菌株較強的浸染力[16]，通過根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)法[12]將YHem1轉(zhuǎn)入‘巴西香蕉中，經(jīng)過優(yōu)化遺傳轉(zhuǎn)化體系，獲得轉(zhuǎn)基因植株，并且證明，轉(zhuǎn)YHem1基因香蕉幼苗具有更強的耐冷性。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 ‘巴西香蕉（Musa AAA Cavendish subgroup cv.‘Brazil）試管苗，由本實驗室保存。

1.1.2 農(nóng)桿菌 含有ALA合酶重組YHem1基因載體（圖1）的EHA105農(nóng)桿菌株，由本試驗室保存。該重組基因由擬南芥HemA基因啟動子和釀酒酵母HemΙ基因組成。轉(zhuǎn)入植物后可以在光照下大量表達，而在黑暗中保持較低表達水平[11]。

1.2 方法

1.2.1 香蕉再生植株的獲得 將切好的香蕉橫切薄片接種到添有2 mg/L的AgNO3、0.1 mg/L NAA與3 mg/L 6-BA的MS培養(yǎng)基（MSo）上，暗培養(yǎng)2周。然后轉(zhuǎn)至光照強度約為45 μmol/（m2·s）光照條件下培養(yǎng)2 周，獲得再生芽。切下后，置于MS+0.4 mg/L NAA上誘導(dǎo)不定根，約3周獲得再生植株。

1.2.2 香蕉遺傳轉(zhuǎn)化 將香蕉假莖薄片外植體置于活化后的農(nóng)桿菌懸浮液中浸染30 min（其中先期漩渦震蕩浸染20 min，而后靜置10 min），轉(zhuǎn)至共培養(yǎng)培養(yǎng)基（MS1=MS+0.1 mg/L NAA+3 mg/L 6-BA+2 mg/L AgNO3+100 μmol/L乙酰丁香酮AS+2 mg/L脯氨酸Pro）上。暗培養(yǎng)5 d后，轉(zhuǎn)入篩選培養(yǎng)基（MS2=MS+0.1 mg/L NAA+3 mg/L 6-BA+500 mg/L Carb+2 mg/L AgNO3+250 mg/L Km），繼續(xù)暗培養(yǎng)。2周后，轉(zhuǎn)入光下開始光培養(yǎng)（條件同再生體系），再經(jīng)2周后，將抗性芽切下，置于MS+0.4 mg/L NAA+200 mg/L Carb+50 mg/L Km上生根，再過3 周，可獲得完整抗性植株。

1.2.3 抗性植株的GUS、PCR、RT-PCR檢測 利用上述再生體系和遺傳轉(zhuǎn)化體系，共得到15個抗性芽。經(jīng)誘導(dǎo)獲得7株抗性植株。經(jīng)GUS染色法[17]檢測，有5棵GUS陽性植株。用改良CTAB法[18]提取其葉片DNA，使用試劑盒（BioFlux）提取香蕉葉片RNA，并按照說明書進行PCR和RT-PCR擴增。PCR擴增參數(shù)為：94 ℃預(yù)變性10 min；94 ℃變性40 s，58 ℃退火1 min，72 ℃延伸1.5 min，共31個循環(huán)；72 ℃延伸10 min。PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢查。

1.2.4 轉(zhuǎn)基因香蕉葉片葉綠素快速熒光與耐冷性測定

當(dāng)香蕉幼苗長至三葉一心后，在25 ℃條件下，隨機選取植株中部功能葉片，利用日本Konica Minolta公司的SPAD-502Plus型葉綠素儀測定葉綠素相對含量，每個處理重復(fù)測定6次，取其平均值。用美國Hansatech 公司生產(chǎn)的多功能植物效率儀（Multifunction Plant Efficiency Analysis，M-PEA）同時測定3 000 μmol/（m2·s）的紅光照射下葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線（OJIP）和820 nm光吸收曲線的變化?？焖偃~綠素?zé)晒夥治霭凑諏O永平等[19]的方法進行。

另外，為了比較轉(zhuǎn)基因植株的耐冷性，將野生型植株（WT）和2個轉(zhuǎn)基因株系（T-1和T-2）轉(zhuǎn)置于7 ℃、光照強度約為45 μmol/（m2·s）的光照培養(yǎng)箱中，經(jīng)0.5、1.0、1.5 h后，用M-PEA檢測低溫脅迫后香蕉葉片葉綠素快速熒光特性，計算熒光參數(shù)，比較株系耐冷性。每個株系重復(fù)4次，取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)方差分析和Duncan氏測驗后，用EXCEL工具軟件做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘巴西香蕉抗性植株獲得及其PCR和RT-PCR檢測

本研究利用已建立的香蕉再生與遺傳轉(zhuǎn)化體系獲得了5株GUS+植株。提取葉片DNA，經(jīng)PCR擴增，發(fā)現(xiàn)3株樣品均可擴增出與陽性對照大小一致、分子量為1 804 bp的擬南芥HemA1啟動子基因片段（圖2-A），同時也能擴增出與陽性對照大小一致、分子量為246 bp的釀酒酵母菌Hem1基因（圖2-B），說明含有YHem1的雙元表達載體已經(jīng)整合到香蕉基因組中（編號為1、2和3）。但是，提取葉片總RNA，反轉(zhuǎn)錄成cDNA，再檢測目的基因YHem1時卻發(fā)現(xiàn)，只有2號和3號植株可以擴增出250 bp片段（圖2-C），說明YHem1基因只能在這2個株系中表達。

2.2 轉(zhuǎn)基因香蕉株系A(chǔ)LA合酶活性和內(nèi)源ALA含量

分析上述2個轉(zhuǎn)基因株系葉片ALAS活性結(jié)果表明（表2），由于轉(zhuǎn)入異源YHem1基因，ALAS活性在香蕉植株中可以被檢測出來，其中T-2的酶活性略高于T-1，但兩者未達到差異顯著水平（p>0.05）。野生型植株（WT）不存在ALAS活性。比較不同基因型香蕉株系葉片內(nèi)源ALA含量結(jié)果表明（表2），轉(zhuǎn)基因株系均顯著高于野生型，而轉(zhuǎn)基因株系之間差異不顯著。轉(zhuǎn)基因株系內(nèi)源ALA含量比野生型約高出11%。

2.3 不同株系香蕉葉片葉綠素相對含量的影響

由圖3可以看出，轉(zhuǎn)基因株系T-1和T-2的葉綠素相對含量（SPAD）明顯高于野生型，增幅分別為14%和24%，且T-2含量顯著高于T-1，表明轉(zhuǎn)YHem1基因植物葉片能夠積累更多葉綠素。

2.4 低溫脅迫對香蕉葉片葉綠素快速熒光曲線的影響

從圖4可知，常溫下（圖4-A）轉(zhuǎn)基因香蕉與野生型葉片OJIP曲線存在一定差異，但整體變化趨勢相近。即使在7 ℃低溫脅迫0.5 h后（圖4-B），仍然保持這種趨勢。然而，當(dāng)香蕉幼苗處于低溫下1.0或1.5 h后，轉(zhuǎn)基因植株仍然保持較高的熒光值（P相=Fm），而野生型植株則顯著下降，特別是在1.5 h后（圖4-D），這種差異更加明顯，其中，T-1株系Fm比野生型高出8%，T-2株系比野生型高出19%，兩者均達到p=0.05顯著水平，說明轉(zhuǎn)入YHem1基因可以顯著提高香蕉植株P(guān)SII反應(yīng)中心耐冷性。

2.5 低溫脅迫對香蕉葉片PSII反應(yīng)中心活性的影響

圖5為低溫脅迫1.5 h后2種基因型香蕉葉片PSII反應(yīng)中心供體側(cè)、受體側(cè)電子傳遞活性以及能量轉(zhuǎn)化效率相關(guān)的熒光參數(shù)。從圖5可以看出，轉(zhuǎn)基因植株Wk約為野生型的65%，極顯著低于后者（p<0.01），表明低溫脅迫降低野生型香蕉葉片PSII反應(yīng)中心供體側(cè)放氧復(fù)合體（OEC）活性，而轉(zhuǎn)基因植株可以保持較高的OEC活性。但是，2基因型間PSⅡ最大光化學(xué)效率（φPo）卻沒有明顯差異，甚至轉(zhuǎn)基因植株φPo還略低于野生型，說明該項指標對低溫脅迫相對穩(wěn)定。φEo是PSII反應(yīng)中心吸收的光能用于電子傳遞的量子產(chǎn)額。轉(zhuǎn)基因植株φEo比野生型高出21%～43%（p<0.01），表明其PSII反應(yīng)中心在低溫脅迫下能夠保持較高的能量轉(zhuǎn)化能力。φDo是PSII反應(yīng)中心以非光化學(xué)熱能形式耗散的能量。從圖5-A可以看出，轉(zhuǎn)基因植株φDo只有野生型的77%～80%，顯著低于后者，表明轉(zhuǎn)入YHem1能夠減少PSII反應(yīng)中心以非光化學(xué)熱能形式耗散的能量。J相相對可變熒光（Vj）和QA被還原的最大速率（Mo）反映的是PSII反應(yīng)中心受體側(cè)電子傳遞受阻情況。低溫脅迫后轉(zhuǎn)基因植株Vj和Mo分別為野生型的80%和60%，說明轉(zhuǎn)入YHem1可以減少香蕉葉片PSII受體側(cè)電子傳遞阻力，降低反應(yīng)中心關(guān)閉速率。ψo為一個捕獲的激子將電子傳遞到電子傳遞鏈中，QA下游其他電子受體的概率。轉(zhuǎn)基因植株ψo比野生型植株高出17%～38%，表明它們經(jīng)過低溫脅迫后，仍然能夠保持較高的電子傳遞能力。PIABS、PICS和PItotal分別為以吸收為基礎(chǔ)的光合性能指數(shù)、單位面積光合性能指數(shù)和包括PSII和PSI在內(nèi)的總的光合性能指數(shù)。T-1株系PIABS和PICS比野生型高出1倍，而PItotal比野生型高出47%；T-2株系PIABS和PICS比野生型高出1.8倍，而PItotal比野生型高出78%，說明轉(zhuǎn)入YHem1基因極顯著提高低溫脅迫后香蕉葉片的光合性能。

從圖5-B可以看出，轉(zhuǎn)基因植株以單位反應(yīng)中心計算出的吸收（ABS/RC）、捕獲（TRo/RC）以及傳遞的能量（ETo/RC）只有野生型的62%～64%、65%～66%和86%～97%，但是，由于單位面積具有活性的反應(yīng)中心密度（RC/CS）較野生型高出28%～37%（p<0.01），因而，以單位面積計算時，其傳遞的能量（ETo/CS）卻比野生型高出18%～44%，說明低溫脅迫降低香蕉葉片RC/CS，而轉(zhuǎn)入YHem1基因可以維持葉片PSII反應(yīng)中心密度，進而提高光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的能力。另一方面，轉(zhuǎn)基因植株以熱量形式耗散的能量DIo/CS和DIo/RC均顯著低于野生型，說明低溫脅迫下野生型植株通過非光化學(xué)形式耗散大量能量，而轉(zhuǎn)基因植株能夠?qū)⒏嗄芰哭D(zhuǎn)化為化學(xué)能。

2.6 低溫脅迫對香蕉葉片PSΙ在820 nm吸收曲線變化的影響

從圖6-A可以看出，25 ℃常溫下，不同基因型香蕉葉片MR/MRo最低點均在照光后10 ms。此時，PSΙ反應(yīng)中心失去電子與得到電子正好達到平衡。但是株系T-2的相對數(shù)值比野生型以及株系T-1低得多，暗示著該株系PSI反應(yīng)中心可以向下游輸送更多電子。7 ℃低溫處理1.5 h，3種基因型MR/MRo最低值出現(xiàn)在照光后7 ms，表明低溫脅迫導(dǎo)致PSI反應(yīng)中心氧化還原平衡點提早出現(xiàn)。此時，野生型MR/MRo顯著上升，而T-2保持較低值，T-1顯著下降，且與T-2間沒有差異（圖6-B），暗示著低溫脅迫下野生型植株P(guān)SI反應(yīng)中心可以向下游傳遞的電子數(shù)量減少，而轉(zhuǎn)基因植株能夠保持較高的電子容量。當(dāng)t=0.7 ms時，3種基因型香蕉MR/MRo均為1；當(dāng)t=7 ms時，MR/MRo分別為0.997 126、0.994 865和0.994 869。如果把0.7 ms與7 ms之間的MR/MRo差值看作PSI可以被氧化的電子容量，則2個轉(zhuǎn)基因型株系可以被氧化的電子容量比野生型高出79%。

從圖5-C可以看出，常溫條件下不同基因型香蕉PSI反應(yīng)中心氧化速率（Vox）沒有明顯差異（p>0.05），但是株系T-1的還原速率（Vred）比野生型高出68% （p<0.01）。株系T-2還原速率也略高于野生型，只是差異未達到顯著水平。低溫脅迫后，野生型PSI反應(yīng)中心Vox沒有明顯變化，但株系T-2比野生型高出22%（p<0.05），暗示著T-2株系PSI反應(yīng)中心向下游傳遞電子的速率高于野生型。從還原速率上看，2個轉(zhuǎn)基因植株均高于野生型，其中T-2比野生型高出89%（p<0.01），說明轉(zhuǎn)入YHem1基因可以顯著提高香蕉葉片PSI反應(yīng)中心附近電子傳遞速率，加速P700的氧化還原，防止光合光抑制。尤其是在低溫脅迫下，這種促進效應(yīng)更加明顯。

3 討論與結(jié)論

香蕉轉(zhuǎn)基因研究已經(jīng)有許多報道，所轉(zhuǎn)化的基因主要與抗病性或果實成熟衰老有關(guān)[19]。能夠提高香蕉耐冷性的基因工程迄今未見有報道。YHem1是一個人工構(gòu)建的由擬南芥HemA1啟動子控制的釀酒酵母菌Hem1基因。前人利用LBA 4404菌株將它轉(zhuǎn)入煙草[11-12，14]、擬南芥[12-13]、草莓[15]等植物，可以誘導(dǎo)內(nèi)源ALA過量合成，并且提高植物葉片光合能力和抗逆性。本試驗首次利用浸染力較強的EHA105菌株，將YHem1基因轉(zhuǎn)入香蕉假莖薄片組織，通過優(yōu)化再生體系和遺傳轉(zhuǎn)化體系，獲得15個抗性芽，其中5株GUS+。雖然在3株轉(zhuǎn)基因株系的DNA中檢測到Y(jié)Hem1基因，但是只有2株能夠轉(zhuǎn)錄表達（圖2-C）。這與以前報道略有不同。前人報道的轉(zhuǎn)YHem1基因煙草[11-12，14]、擬南芥[12-13]和草莓[15]等，只要PCR能夠擴增出啟動子序列和Hem1基因，就能檢測出RT-PCR產(chǎn)物。但在香蕉中，即使能夠檢測異源序列，也未必檢測出mRNA，暗示著香蕉遺傳轉(zhuǎn)化可能存在更多假陽性。

前人研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)入YHem1基因可以使得轉(zhuǎn)基因植株具有ALAS活性[11]。這種酶并不存在于高等植物體內(nèi)[8]，但是它所催化的底物包括琥珀酰CoA和甘氨酸卻廣泛存在于植物體內(nèi)，因而只要YHem1基因能夠轉(zhuǎn)錄為mRNA而后翻譯成ALAS，便能誘導(dǎo)內(nèi)源ALA過量合成。從本研究結(jié)果看，轉(zhuǎn)基因植株內(nèi)源ALA含量比野生型高出11%（表2），達到差異顯著水平（p<0.05）。另外，由于ALA含量增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因香蕉葉片葉綠素含量顯著上升（圖3），這與外源ALA處理香蕉植株的結(jié)果相似[5-6]。

轉(zhuǎn)入YHem1的煙草[12，14]和草莓[15]葉片具有更強的光合能力，轉(zhuǎn)入YHem1基因的擬南芥具有更強的耐鹽性[12-13]。本文結(jié)果表明，在常溫下轉(zhuǎn)YHem1基因香蕉葉片葉綠素快速熒光特性與野生型沒有顯著差異，但在低溫脅迫后，不同基因型葉片OJIP曲線呈現(xiàn)顯著差異，而且這種差異隨著低溫時間延長而加劇。在7 ℃下處理1.5 h，野生型葉片F(xiàn)m顯著下降，而轉(zhuǎn)基因植株保持較高水平（圖4-D），證明轉(zhuǎn)入YHem1基因可以提高香蕉植株耐冷性。實際上，不同基因型株系放置于南京地區(qū)普通玻璃溫室中越冬后植株生長量出現(xiàn)極顯著差異（圖7），充分證明轉(zhuǎn)入YHem1基因可以提高香蕉植株越冬能力。

分析PSII反應(yīng)中心供體側(cè)放氧復(fù)合體OEC活性受抑程度（Wk）發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫導(dǎo)致香蕉Wk顯著上升，而轉(zhuǎn)基因植株Wk僅為野生型的65%（圖5-A）。這與外源ALA處理低溫脅迫下的西瓜相似[20]，但是，效果卻比外源處理好得多，因為后者只觀察到變化趨勢，卻未達到差異顯著水平。這可能是物種間差異，也可能是內(nèi)源ALA合成增加與外源ALA處理的差異。相反，外源ALA處理導(dǎo)致西瓜葉片PSII反應(yīng)中心最大光化學(xué)效率（φPo）顯著上升[20]，但轉(zhuǎn)基因香蕉φPo在常溫或低溫條件下均未出現(xiàn)明顯變化（圖5-A），說明φPo不是低溫脅迫下香蕉植株的敏感指標。其它熒光參數(shù)，如Vj和Mo在低溫脅迫后上升，在轉(zhuǎn)YHem1基因中保持較低水平；ψo、φEo、PIABS、PICS、PItotal、RC/CS和ETo/CS在低溫脅迫后下降，在轉(zhuǎn)YHem1基因中保持較高水平（圖5）。這些結(jié)果與外源ALA處理[20]或者轉(zhuǎn)YHem1煙草[12]、草莓[15]相似。據(jù)此看來，本研究將YHem1基因轉(zhuǎn)入香蕉，促進內(nèi)源ALA合成，可以保護低溫脅迫下香蕉葉片PSII反應(yīng)中心供體側(cè)和受體側(cè)的光合電子傳遞，降低關(guān)閉速率，減少熱耗散能量，提高低溫脅迫下的葉片光合性能。

目前對轉(zhuǎn)YHem1基因植株P(guān)SI反應(yīng)中心的研究比較少，但是，低溫導(dǎo)致的光抑制更重要的在于PSI反應(yīng)中心[19]。從以往研究結(jié)果看，外源ALA處理植株OJIP曲線的I相和P相顯著高于對照，暗示著QA以遠電子受體接受電子能力增強[20]。本研究首次利用M-PEA研究轉(zhuǎn)基因香蕉PSI反應(yīng)中心活性。從獲得結(jié)果看，低溫脅迫降低了香蕉葉片PSI反應(yīng)中心被氧化的速率和容量，同時也降低了還原速率（圖6）。也就是說，低溫后照光，PSI反應(yīng)中心電子不能及時或者只有部分電子可以傳遞到下游電子受體（如NADP+）上，而來自于PSII或其它電子供體的電子不能及時供給PSI，因而，PSI活性下降。這是低溫誘導(dǎo)光抑制的典型癥狀[21]。曾推測[22]，外源ALA處理通過提高PSI附近SOD等抗氧化酶活性來消除活性氧及其電子能量。這可以提高PSI反應(yīng)中心氧化速度。轉(zhuǎn)基因香蕉葉片PSI反應(yīng)中心還原速率提高的原因有2種可能性。一是與PSII活性上升有關(guān)（圖4），導(dǎo)致更多電子從水光解傳遞給PSI，二是在PSI周圍存在環(huán)式電子通路，如鐵氧還蛋白（Fd），它不把電子傳遞給NADP+而是回傳給細胞色素bf復(fù)合體和質(zhì)體醌[21]，從而增加PSI反應(yīng)中心電子循環(huán)，促進光合磷酸化生成ATP。在擬南芥上，筆者曾觀察到轉(zhuǎn)YHem1基因植株Fd基因表達量比野生型高出2.3倍（汪良駒等，未發(fā)表）。因而，轉(zhuǎn)YHem1香蕉在低溫脅迫下之所以具有更高的光合能力，不僅與PSII活性上升有關(guān)，也與PSI活性上升有關(guān)。但ALA提高植物PSI反應(yīng)中心的具體情況還有待于進一步證實。

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