雜交水稻劍葉衰老過程中UV-B輻射對光合膜功能及蛋白組分的影響.pdf

1、臭氧層的減薄使到達地表的UV-B(280-320 nm)輻射增強,從而對地球上的生物構(gòu)成嚴重威脅。水稻是世界上最重要的糧食作物之一,也是禾本科作物分子生物學研究的模式植物。雜交水稻功能葉片早衰影響了產(chǎn)量的提高。針對UV-B輻射增強、雜交水稻葉片早衰這些熱點問題,本文選用雜交稻“兩優(yōu)培九”為研究材料,采用劑量為16 kJ/m2·d和40 kJ/m2·d的UV-B脅迫水稻,研究了劍葉光合膜蛋白、葉綠體結(jié)構(gòu)、熒光參數(shù)、ATP、光合磷酸化、AT

2、Pase活性等原初光能轉(zhuǎn)化特征性指標的變化,結(jié)果如下:
　　 (1)在自然衰老、UV-B脅迫下,“兩優(yōu)培九”葉綠素含量呈逐漸下降趨勢,高劑量UV-B處理組下降幅度最大；類胡蘿卜素在14d后均呈先升高又下降的趨勢,劍葉全展后0d時高劑量UV-B處理組的含量最高；Chl a/b呈逐漸升高又下降的趨勢,處理組存在一個低峰。說明水稻葉片14d開始衰老,一定劑量的UV-B可以延緩葉片衰老,高劑量UV-B加劇了衰老程度。
　　 (2

3、)隨著葉片衰老,MDA含量呈上升趨勢,UV-B劑量加劇了MDA含量升高。
　　 (3)隨著劍葉的衰老,ATP含量、光合磷酸化活性、ATPase活性、放氧活性、電子傳遞鏈活性均呈先上升后下降的趨勢,分別在劍葉全展后21 d和28 d時出現(xiàn)最高峰,與自然衰老組相比,低劑量UV-B處理組原初光能轉(zhuǎn)化指標差異不顯著,高劑量UVB處理組原初光能轉(zhuǎn)化指標差異顯著。
　　 (4)劍葉全展時葉綠體呈長橢圓形,基粒排列整齊,基粒類囊體垛疊

4、多且排列致密整齊,葉綠體膜及類囊體膜清晰完整。低劑量UV—B對葉綠體影響不顯著,高劑量UV—B使葉綠體過早出現(xiàn)淀粉粒。隨著葉片衰老,葉綠體形態(tài)發(fā)生扭曲變形,被膜模糊,基粒垛疊片層減少,片層排列稀疏紊亂,出現(xiàn)了質(zhì)體小球。UV—B輻射脅迫加速了葉綠體的結(jié)構(gòu)破壞和基質(zhì)散失。
　　 (5)隨著劍葉的衰老,Fv/FM、PIABs呈先升高后下降的趨勢,21d后達到最大值:劍葉衰老及UV-B脅迫使得光合結(jié)構(gòu)的比活性值和PSⅡ的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。<

5、br>　　 (6)用雙向電泳檢測到葉片衰老時出現(xiàn)47個差異蛋白點,10個被上調(diào),16個被下調(diào)；UV-B脅迫時出現(xiàn)24個蛋白差異點,5個被下調(diào),7個被上調(diào)。用質(zhì)譜分析鑒定了15個差異表達蛋白,包括已知和未知的衰老和UV-B脅迫響應蛋白。分析表明:這些蛋白主要參與水稻劍葉葉綠體結(jié)構(gòu)組成,如PSⅡ23kDa多肽；參與糖代謝和能量代謝,如三磷酸腺苷合酶β亞基、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亞基。說明水稻在劍葉全展后21 d左右開始衰老,