干旱對玉米光合生理及相關酶基因表達的影響.pdf

1、目的：光合作用是干旱影響玉米生長和代謝的第一環(huán)節(jié)，其變化會引起許多其他生理和農藝學方面的變化。光合作用主要分為光反應和暗反應兩個階段。本試驗通過PEG6000模擬干旱，同時結合田間干旱，探討水分脅迫對玉米光合作用及相關關鍵酶基因表達的影響，為玉米抗旱機理提供理論依據。
　　方法：本試驗采用水培試驗和田間干旱相結合，在3葉1心時期采用不同濃度PEG6000溶液脅迫24 h、48 h、72 h；同時田間在拔節(jié)期開始控水，在大喇叭口期、

2、吐絲期、吐絲后10天分別測定光合氣體交換參數以及葉綠素熒光參數的變化，同時對光合作用相關酶基因的表達情況進行了檢測。
　　結論：當為10％和15%濃度水平PEG6000處理時，玉米幼苗葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）與蒸騰速率（Tr）均顯著低于對照，玉米幼苗葉片中 SOD、POD和 CAT的活性和MDA的含量及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）、丙酮酸磷酸二激酶（PPDK）、碳酸酐酶（CA）和 NADP-蘋果酸酶（NAD

3、P-ME）的活性和基因表達量與對照相比顯著的上升，葉綠素熒光參數與對照間的差異不顯著；并且其Pn、Gs和Tr在72 h均顯著高于24 h和48 h，而保護酶活性、葉綠素熒光參數隨著脅迫時間的延長變化不顯著，說明在輕度的脅迫下玉米會啟動自身的保護機制以緩解干旱對植物的傷害，此時光合系統(tǒng)并未受到損傷，葉片凈光合速率的下降的主要原因是氣孔導度和蒸騰速率的顯著降低，導致CO2和水在植物體內的交換受阻。當脅迫濃度為20%時，玉米幼苗葉片中SOD、

4、POD和CAT的活性，PPDK、NADP-ME的活性和基因表達量顯著降低，PEPC和CA顯著增加；玉米葉片中MDA的積累量顯著增高，基礎熒光（Fo）、非光化學猝滅（NPQ）呈上升趨勢，最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、PSⅡ光化學效率（Fv/Fm）和φPSⅡ都顯著降低。凈光合速率、氣孔導度與蒸騰速率均顯著下降，胞間 CO2濃度增大，隨著脅迫時間的延長變化幅度增大。此時光合活性顯著降低，而熱耗散顯著增加。可見，當水分脅迫程度增加，玉米幼

5、苗葉片光合作用受到抑制；其 PSⅡ光化學活性、PSⅡ的原初光能轉化效率以及 PSⅡ潛在活性和光化學活力均受到抑制，使光合作用顯著降低。光合速率下降是由氣孔因素和非氣孔因素引起的。玉米在大喇叭口期，吐絲期和吐絲后10天這三個階段受到干旱時葉片中SOD、POD、CAT的活性和MDA的含量都顯著升高。說明干旱脅迫使SOD、POD、CAT等保護酶系統(tǒng)的活性增強，以清除活性氧減輕或避免其對細胞造成傷害。而葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間C