不同水稻品種開花后劍葉Rubisco穩(wěn)定性研究.pdf

1、Rubisco（核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶，EC4.1.1.39）是一個雙功能酶，既可以催化卡爾文循環(huán)中CO2的固定，又參與C3植物的光呼吸過程。高等植物的Rubisco的含量和活性決定光合作用功能并與基因型及生長條件密切相關(guān)，影響產(chǎn)量與品質(zhì)的形成。植物Rubisco由大、小亞基組成，在不利生長條件下易發(fā)生結(jié)構(gòu)解體。水稻劍葉是籽粒形成過程中光合產(chǎn)物供給的主要功能葉片，本研究試圖從Rubisco含量、活性、基因表達、亞基蛋白表達

2、、體外降解特征等幾個方面對不同基因型的Rubisco的穩(wěn)定性差異進行動態(tài)分析，以期為水稻Rubisco的功能穩(wěn)定性評價、育種與栽培提供遺傳生理依據(jù)。
　　本研究選取日本晴(Nippobare)、N22、R49、ITA312四個水稻品種，對其灌漿過程的不同時期（花后5d、10d、15d和20d）劍葉的光合生理指標、Rubisco酶活性、Rubisco大亞基和小亞基基因(rbcL和rbcS)轉(zhuǎn)錄表達、Rubisco大亞基蛋白表達的動態(tài)

3、變化進行了測定，并對Rubisco酶的體外降解條件進行了初步探索。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　1.Nippobare、N22、R49和ITA312四個品種的葉綠素含量、凈光合速率(Pn)、Rubisco活性在開花后5-20d階段大致呈下降變化趨勢，其變化幅度品種之間存在差異。Rubisco含量、Rubisco初始活力、Pn兩兩相關(guān)性均達0.9以上，且存在品種間差異，Nippobare的三個指標的相關(guān)性較好。
　　2.

4、Rubisco大、小亞基基因表達趨勢一致，花后5-15d表達量增加，15d時達到最高，而后下降;而Rubisco含量在品種Nippobare和R49中逐漸下降，N22和ITA312中先升后降，在花后10d達到最大值。Rubisco基因表達與Rubisco含量趨勢不一致，推測Rubisco基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯不同步所致，也可能與品種及其對氮需求水平差異有關(guān)。rca在花后5d-10d上升表達，花后10d時達到最大表達量，而酶活性最高多發(fā)生在花后

5、5d時，可能由于Rubisco酶含量在第5d時有最大值而含量是決定活性的關(guān)鍵所導(dǎo)致的。
　　3.利用在線軟件對rbcL氨基酸序列(GenBankAccession:P0C510)進行抗原決定簇預(yù)測并結(jié)合特性分析選擇一段有效的抗原多肽序列，成功制備了具有高效價的Rubisco大亞基特異抗體(anti-rbcL)。WesternBlot實驗結(jié)果表明，Nippobare和R49的Rubisco大亞基含量呈下降趨勢，而N22和ITA312

6、先升后降，與Rubisco含量測定結(jié)果趨勢一致。根據(jù)多序列比對結(jié)果可知，本抗體可應(yīng)用于小麥、油菜、玉米等Rubisco大亞基含量變化的檢測，并且得以驗證。
　　4.Rubisco體外降解實驗，選取Nippobare、R49、ITA312花后20d劍葉Rubisco粗酶液在33℃、pH5.0或5.5條件下處理0-4h，Rubisco發(fā)生降解，且隨著時間的延長，降解越明顯;20-50℃、pH5.0或5.5條件下處理2h，降解程度各異，

7、在30-35℃時降解最為明顯，超過45℃時Rubisco大亞基絕大部分降解了或未發(fā)生降解。SDS-PAGE和WesternBlot結(jié)果顯示Nippobare和ITA312的Rubisco大亞基較R49的更為穩(wěn)定。研究水稻Rubisco降解條件為進一步研究水稻Rubisco對蛋白水解酶的敏感性奠定了基礎(chǔ)。
　　本結(jié)果中Rubisco大亞基的基因和蛋白表達水平可作為評價水稻葉片光合功能的重要參考指標，所制備的rbcL抗體能快速準確檢測