增量表現硫鐵蛋白對阿拉伯芥離子敏感性之影響

壹、增量表現硫鐵蛋白對阿拉伯芥對生長環境中鐵離子敏感性之影響

由於推測此差異與硫鐵蛋白抵抗逆境有相關，本實驗將調控植物生長環境中 的離子含量作為生長環境逆境，進而觀察基因轉殖阿拉伯芥對於此生長環境逆境 會有何影響。在此我們將植物利用礦物元素的程度分成三個區域：營養缺乏區 (Deficiency zone)、營養充足區 (Adequate zone) 及毒害區 (Toxin zone)，以這三 個區域作為面對生長環境逆境之觀察依據，本實驗將分別調控阿拉伯芥生長培養 基當中鐵離子及鎂離子濃度，觀察基因轉殖阿拉伯芥在種子萌芽期時對於生長於 不同離子濃度之培養基會有何種影響。本次以 Hoagland solution 作為培養基的 基礎配方，接著分別去調控培養基中 FeEDTA 及 MgSO₄，濃度範圍分別為 0-60 μM 及 0-50 μM。結果顯示，改變 FeEDTA 環境下，在地上部測量阿拉伯芥總 葉綠素含量變化，野生型阿拉伯芥在濃度 0-60 μM 為營養缺乏區，AtFd1 基因 轉殖阿拉伯芥在 0-20 μM 為營養缺乏區，在濃度 60 μM 即進入毒害區 (圖 16A)，而 Fd3 基因轉殖阿拉伯芥在濃度 0-2 μM 為營養缺乏區，在濃度 2-20

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μM 為營養充足區，在濃度 20 μM 以上進入毒害區 (圖 16B)。在地下部觀察阿 拉伯芥根長變化，野生型阿拉伯芥在濃度 0-4 μM 為營養缺乏區，在濃度 4-20 μM 為營養充足區，在濃度 20 μM 以上則進入中毒區， AtFd1 基因轉殖阿拉 伯芥與未基因轉殖株無明顯變化 (圖 16C)，而 Fd3 基因轉殖阿拉伯芥在濃度 2 μM 已進入營養充足區，在濃度 4 μM 以上即進入毒害區 (圖 16D)。以上實驗 結果得知，基因轉殖阿拉伯芥品系對於 FeEDTA 的利用是較野生型阿拉伯芥敏 感的。

貳、增量表現硫鐵蛋白對阿拉伯芥對生長環境中鎂離子敏感性之影響

改變 MgSO₄ 環境下，在地上部測量阿拉伯芥總葉綠素含量變化，野生型阿 拉伯芥品系在濃度 0-1 mM 為營養缺乏區，在濃度 1 mM 以上即進入毒害區，

Fd1 及 Fd3 基因轉殖阿拉伯芥品系與未基因轉殖無明顯變化 (圖 17A, B)；在 地下部觀察阿拉伯芥根長變化，野生型阿拉伯芥品系在濃度 0-0.5 mM 為營養缺 乏區，在濃度 0.5-10 mM 為營養充足區，在濃度 10 mM 以上則進入中毒區，

Fd1 及 Fd3 基因轉殖阿拉伯芥品系與未基因轉殖無明顯變化 (圖 17C, D)。由以 上實驗得知，基因轉殖阿拉伯芥品系對於 MgSO₄ 的利用方面則是無明顯變化。

參、增量表現硫鐵蛋白對阿拉伯芥鐵離子毒性之抗性

接著以額外添加的方式，先讓阿拉伯芥生長萌芽後再給予高濃度 FeEDTA 離子毒害逆境，進一步觀察基因轉殖阿拉伯芥品系會有何影響。先將基因轉殖阿 拉伯芥品系播種於 ½ MS 培養基，於生長第 8 天分別添加濃度 500 μM 及 2,500 μM FeEDTA，添加二次蒸餾水 (DDW) 作為對照組，在第 8 天進行拍照 觀察 (圖 18A 及圖 19A)，並且將地上部葉冠長度量化比較。結果顯示，野生型 阿拉伯芥品系在添加濃度 500 μM 之後葉冠長度變化比例為 -13%，AtFd1 基因 轉殖阿拉伯芥的葉冠長度變化比例約為 5-8% (圖 18B)，Fd3 基因轉殖阿拉伯芥 品系的葉冠長度變化比例約為 3-7% (圖 18C)。野生型阿拉伯芥品系在添加濃度

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2,500 μM 之後葉冠長度萎縮比例約為 50%，AtFd1 基因轉殖阿拉伯芥的葉冠長 度變化比例約為 24-30% (圖 19B)，Fd3 基因轉殖阿拉伯芥品系的葉冠長度變化 比例約為 15-32% (圖 19C)。以上結果得知，在添加濃度 500 μM FeEDTA 後，

基因轉殖阿拉伯芥品系較具有抗性，將濃度提高至 2,500 μM FeEDTA 時則此抗 性則消失。

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