高温强光对小麦叶绿体Deg5蛋白酶与PSII功能的影响及SA的调节作用
光合作用是绿色植物特有的生命现象，也是农作物产量形成的关键，而适宜的光照和温度是光合作用能够顺利进行的重要条件。小麦是我国主要的粮食作物，是人民生活的根本，其产量高低直接关系人民生活水平的提高和国民经济的发展。小麦生长的适温为15-20℃，籽粒灌浆期的平均气温高于15℃时已开始不利于粒重的形成。小麦在生长发育后期往往会受到高温和强光的双重胁迫，引起光合机构破坏，导致籽粒形成受阻，直接影响小麦产量。本文研究了高温强光对小麦叶绿体D1蛋白、Deg5蛋白酶、PSⅡ活性、光合速率及抗氧化酶活性的影响，以及水杨酸(SA)的调节作用，旨在进一步探究SA对高温强光下光合系统Ⅱ(PSⅡ)和光合机构的调节机理，为生产中采取相关抗逆应变措施提供依据。 试验以小麦（Triticum aestivum）矮抗58为材料，室外盆栽为主，室内沙培为辅。大田栽培于河南农业大学科教园区进行，土壤为沙壤土，待生长至灌浆期（开花后20天）用于实验，室内沙培的小麦以四叶期植株为材料。首先采用0.1 mmol L-1的SA预处理小麦叶片（以清水预处理为对照），然后进行不同的光温处理。大田栽培的取旗叶为试材，沙培小麦以完全展开的叶片为试材，所得试材用于D1蛋白和Deg5蛋白酶表达水平检测及相关生理指标的测定。主要结果如下: 1.SA对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白和Deg5蛋白酶表达的调节作用 高温强光引起小麦叶绿体D1蛋白含量下降，参与受损D1蛋白降解的Deg5蛋白酶表达水平降低。对小麦叶片施加SA后，高温强光下D1蛋白与Deg5蛋白酶的表达水平较对照明显提高，并在中温中光条件下恢复3h后能够达到高温强光胁迫前的水平。说明SA预处理有助于缓解高温强光对D1蛋白的伤害，提高高温强光下Deg5蛋白酶的表达水平，为PSⅡ中心的修复和光合作用的顺利进行奠定基础。 2.SA对高温强光下小麦PSⅡ功能及光合速率的影响 高温强光下，小麦叶片PSⅡ的最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率(φPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)、光合电子传递速率(ETR)、净光合速率(Pn)和气孔导度降低，非光化学猝灭系数(NPQ)和初始荧光(Fo)升高，说明PSⅡ活性中心受损，光合功能遭到破坏。与对照植株相比，水杨酸预处理可使小麦叶片在高温强光下维持较高的Fv/Fm、φPSⅡ、qP、ETR、Pn和气孔导度，较低的NPQ和Fo水平，并加快回到非逆境条件下上述功能的恢复。表明对小麦叶片施加SA有助于提高其PSⅡ活性，增强光合速率，有利于小麦籽粒的发育。 3.SA对高温强光下小麦叶片抗氧化酶活性和细胞膜的调节作用 高温强光下，小麦叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等抗氧化酶活性降低，膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)和渗透调节物质脯氨酸(Pro)含量增多，相对电导率增大。相对于对照，施加SA的小麦在高温强光胁迫下，SOD、CAT、POD等抗氧化酶活性有所升高，MDA和Pro含量减少，相对电导率降低。说明SA有助于改善高温强光下小麦的抗氧化酶活性，缓解细胞膜在高温强光下受到的伤害，减少活性氧等有害物质的生成，增强小麦的抗逆性能。
小麦;高温强光;Deg5蛋白酶;水杨酸;光合作用
河南农业大学
硕士
植物学
赵会杰
2013
中文
S512.1
48
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）