外源物質(zhì)對高溫強光脅迫下小麥的調(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國民經(jīng)濟的發(fā)展。小麥產(chǎn)量高低受限于生長過程中籽粒的形成，而光合作用是農(nóng)作物產(chǎn)量形成的關(guān)鍵，這就需要小麥生長發(fā)育過程中有適宜的光照和溫度。小麥偏涼性作物，其生長的溫度為15-20℃，當籽粒灌漿期的平均氣溫高于15℃時將不利于粒重的形成。而在小麥生長發(fā)育中后期往往會遭遇高溫和強光的雙重脅迫，近年來，隨著氣溫多變該脅迫加劇，更加破壞小麥植株的光合機構(gòu)，導致籽粒形成受阻，影

2、響小麥產(chǎn)量。本文采運用生物信息學手段克隆了一個可能的小麥葉綠體FtsH片段，研究了高溫強光下不同濃度二苯基氯化碘鹽(DPI)單獨作用及水楊酸(SA)、甜菜堿(GB)分別與DPI共同作用對小麥葉綠體抗氧化酶活性及膜穩(wěn)定性的影響，旨在證實小麥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)對高溫強光脅迫的響應，為進一步研究小麥葉綠體FtsH蛋白酶基因在高溫逆境下的轉(zhuǎn)錄表達和與受損D1蛋白降解和PSⅡ功能修復的關(guān)系，以及

3、為在生產(chǎn)中恰當使用調(diào)節(jié)劑提高作物抗逆性提供依據(jù)。
　　本試驗以小麥（TriticumaestivumL.）矮抗58和中國春為材料，在人工氣候室進行沙培。試驗材料以小麥幼苗四葉期為主，噴水為對照，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共同預處理小麥葉片，然后，進行不同的溫光處理。主要結(jié)果如下:
　　1.DPI

4、能改善高溫強光脅迫下小麥葉片氣孔開閉及抗氧化酶活性
　　高溫強光脅迫促使小麥葉片氣孔關(guān)閉，以減少水分蒸騰，是植物對逆境脅迫的應激保護。另外，小麥在高溫強光脅迫下超氧化物歧化酶(SOD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶活性受到影響均發(fā)生降低。對小麥葉片進行DPI處理后，其氣孔張開，APX、CAT等抗氧化酶活性也不同程度的有所增高。說明NADPH氧化酶參與了小麥氣孔運動及抗氧化酶活性過程，DPI能改善高溫

5、強光脅迫對小麥造成的傷害。
　　2.SA、GB對高溫強光脅迫下小麥葉片抗氧化酶活性和細胞膜的調(diào)節(jié)作用
　　高溫強光脅迫下，小麥SOD、APX、CAT等抗氧化酶活性降低，MDA、H2O2含量增加，O2-產(chǎn)生速率和相對電導率變大。而SA、GB誘導的小麥植株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)生速率和相對電導率降低。其中SA和DPI共同處理的效果比噴施GB和DPI的效果好，

6、說明SA對于高溫強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，有助于維持細胞在高溫強光下的膜穩(wěn)定性，減少活性氧對小麥產(chǎn)生的傷害，增強植株的抗逆性。
　　3.DPI對高溫強光脅迫下SA、GB誘導作用有一定削弱
　　高溫強光脅迫下，DPI處理的小麥葉片氣孔張開，而SA、GB誘導后噴施DPI的植株葉片氣孔張度都有一定程度的減小，說明DPI對SA、GB的誘導調(diào)節(jié)作用有一定的影響。雖然SA、GB誘導的植株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)生速率和相對電導率降低。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，對高溫強光脅迫下的小麥膜穩(wěn)定性也存在差異。說明高溫強光下DPI對于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
　　采用生物信息學通過比對擬南芥AtFtsH1、AtFtsH2、AtFtsH5和A