外源物質(zhì)對(duì)高溫強(qiáng)光脅迫下小麥的調(diào)節(jié)作用及葉綠體FtsH蛋白酶基因克隆.pdf

1、小麥作為我國(guó)人民的重要糧食作物，其產(chǎn)量的高低直接影響著人們的溫飽以及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。小麥產(chǎn)量高低受限于生長(zhǎng)過(guò)程中籽粒的形成，而光合作用是農(nóng)作物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，這就需要小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有適宜的光照和溫度。小麥偏涼性作物，其生長(zhǎng)的溫度為15-20℃，當(dāng)籽粒灌漿期的平均氣溫高于15℃時(shí)將不利于粒重的形成。而在小麥生長(zhǎng)發(fā)育中后期往往會(huì)遭遇高溫和強(qiáng)光的雙重脅迫，近年來(lái)，隨著氣溫多變?cè)撁{迫加劇，更加破壞小麥植株的光合機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致籽粒形成受阻，影

2、響小麥產(chǎn)量。本文采運(yùn)用生物信息學(xué)手段克隆了一個(gè)可能的小麥葉綠體FtsH片段，研究了高溫強(qiáng)光下不同濃度二苯基氯化碘鹽(DPI)單獨(dú)作用及水楊酸(SA)、甜菜堿(GB)分別與DPI共同作用對(duì)小麥葉綠體抗氧化酶活性及膜穩(wěn)定性的影響，旨在證實(shí)小麥FtsH蛋白酶的存在，以及探究DPI、DPI與SA、GB等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)高溫強(qiáng)光脅迫的響應(yīng)，為進(jìn)一步研究小麥葉綠體FtsH蛋白酶基因在高溫逆境下的轉(zhuǎn)錄表達(dá)和與受損D1蛋白降解和PSⅡ功能修復(fù)的關(guān)系，以及

3、為在生產(chǎn)中恰當(dāng)使用調(diào)節(jié)劑提高作物抗逆性提供依據(jù)。
　　本試驗(yàn)以小麥（TriticumaestivumL.）矮抗58和中國(guó)春為材料，在人工氣候室進(jìn)行沙培。試驗(yàn)材料以小麥幼苗四葉期為主，噴水為對(duì)照，分別采用不同濃度DPI(0.1mmol·L-1、1.0mmol·L-1、10mmol·L-1)及DPI和0.3mmol·L-1SA、1.0mmol·L-1GB共同預(yù)處理小麥葉片，然后，進(jìn)行不同的溫光處理。主要結(jié)果如下:
　　1.DPI

4、能改善高溫強(qiáng)光脅迫下小麥葉片氣孔開(kāi)閉及抗氧化酶活性
　　高溫強(qiáng)光脅迫促使小麥葉片氣孔關(guān)閉，以減少水分蒸騰，是植物對(duì)逆境脅迫的應(yīng)激保護(hù)。另外，小麥在高溫強(qiáng)光脅迫下超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、過(guò)氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶活性受到影響均發(fā)生降低。對(duì)小麥葉片進(jìn)行DPI處理后，其氣孔張開(kāi)，APX、CAT等抗氧化酶活性也不同程度的有所增高。說(shuō)明NADPH氧化酶參與了小麥氣孔運(yùn)動(dòng)及抗氧化酶活性過(guò)程，DPI能改善高溫

5、強(qiáng)光脅迫對(duì)小麥造成的傷害。
　　2.SA、GB對(duì)高溫強(qiáng)光脅迫下小麥葉片抗氧化酶活性和細(xì)胞膜的調(diào)節(jié)作用
　　高溫強(qiáng)光脅迫下，小麥SOD、APX、CAT等抗氧化酶活性降低，MDA、H2O2含量增加，O2-產(chǎn)生速率和相對(duì)電導(dǎo)率變大。而SA、GB誘導(dǎo)的小麥植株SOD、APX、CAT等抗氧化酶活性都不同程度的升高，MDA、H2O2含量減少，O2(·)-產(chǎn)生速率和相對(duì)電導(dǎo)率降低。其中SA和DPI共同處理的效果比噴施GB和DPI的效果好，

6、說(shuō)明SA對(duì)于高溫強(qiáng)光下小麥的抗氧化酶活性可以更好發(fā)揮一定的調(diào)節(jié)滲透作用，有助于維持細(xì)胞在高溫強(qiáng)光下的膜穩(wěn)定性，減少活性氧對(duì)小麥產(chǎn)生的傷害，增強(qiáng)植株的抗逆性。
　　3.DPI對(duì)高溫強(qiáng)光脅迫下SA、GB誘導(dǎo)作用有一定削弱
　　高溫強(qiáng)光脅迫下，DPI處理的小麥葉片氣孔張開(kāi)，而SA、GB誘導(dǎo)后噴施DPI的植株葉片氣孔張度都有一定程度的減小，說(shuō)明DPI對(duì)SA、GB的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)作用有一定的影響。雖然SA、GB誘導(dǎo)的植株SOD、APX、CA

7、T等抗氧化酶活性有所升高，MDA、H2O2含量減少，O2(·)-產(chǎn)生速率和相對(duì)電導(dǎo)率降低。但DPI濃度不同與之SA、GB共同處理小麥后一系列抗氧化酶活性升高并不均勻，對(duì)高溫強(qiáng)光脅迫下的小麥膜穩(wěn)定性也存在差異。說(shuō)明高溫強(qiáng)光下DPI對(duì)于SA、GB的滲透調(diào)節(jié)有一定的削弱，且這種削弱與DPI濃度存在某種聯(lián)系。
　　4.小麥葉綠體FtsH蛋白酶基因克隆
　　采用生物信息學(xué)通過(guò)比對(duì)擬南芥AtFtsH1、AtFtsH2、AtFtsH5和A