干旱對(duì)玉米光合生理及相關(guān)酶基因表達(dá)的影響.pdf

1、目的：光合作用是干旱影響玉米生長(zhǎng)和代謝的第一環(huán)節(jié)，其變化會(huì)引起許多其他生理和農(nóng)藝學(xué)方面的變化。光合作用主要分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。本試驗(yàn)通過PEG6000模擬干旱，同時(shí)結(jié)合田間干旱，探討水分脅迫對(duì)玉米光合作用及相關(guān)關(guān)鍵酶基因表達(dá)的影響，為玉米抗旱機(jī)理提供理論依據(jù)。
　　方法：本試驗(yàn)采用水培試驗(yàn)和田間干旱相結(jié)合，在3葉1心時(shí)期采用不同濃度PEG6000溶液脅迫24 h、48 h、72 h；同時(shí)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(cè)定光合氣體交換參數(shù)以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，同時(shí)對(duì)光合作用相關(guān)酶基因的表達(dá)情況進(jìn)行了檢測(cè)。
　　結(jié)論：當(dāng)為10％和15%濃度水平PEG6000處理時(shí)，玉米幼苗葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）與蒸騰速率（Tr）均顯著低于對(duì)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(dá)量與對(duì)照相比顯著的上升，葉綠素?zé)晒鈪?shù)與對(duì)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(hù)酶活性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不顯著，說明在輕度的脅迫下玉米會(huì)啟動(dòng)自身的保護(hù)機(jī)制以緩解干旱對(duì)植物的傷害，此時(shí)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(dǎo)度和蒸騰速率的顯著降低，導(dǎo)致CO2和水在植物體內(nèi)的交換受阻。當(dāng)脅迫濃度為20%時(shí)，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(dá)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(chǔ)熒光（Fo）、非光化學(xué)猝滅（NPQ）呈上升趨勢(shì)，最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv）、PSⅡ光化學(xué)效率（Fv/Fm）和φPSⅡ都顯著降低。凈光合速率、氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率均顯著下降，胞間 CO2濃度增大，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化幅度增大。此時(shí)光合活性顯著降低，而熱耗散顯著增加?？梢姡?dāng)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(xué)活性、PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化效率以及 PSⅡ潛在活性和光化學(xué)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(gè)階段受到干旱時(shí)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(hù)酶系統(tǒng)的活性增強(qiáng)，以清除活性氧減輕或避免其對(duì)細(xì)胞造成傷害。而葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間C