水稻功能葉碳酸酐酶活性及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控.pdf

1、碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA，EC:4.2.1.1）是一種含鋅的金屬酶，催化CO2和HCO3-之間的可逆轉(zhuǎn)化，參與C3和C4植物光合作用中CO2供應水平的調(diào)節(jié)。CA的活性變化與光合速率呈現(xiàn)一定的相關性。近年來有研究表明該酶還與非生物脅迫反應存在一定的應答關系。水稻中不同品種間CA活性存在差異性，同時也存在光合作用特性上的不同，兩者之間是否存在明確的關系，目前尚無正式報導。本研究對灌漿過程中水稻功能葉片CA的活性、

2、OsCA基因的表達水平變化與光合作用的關系進行初步分析，并探討通過葉片噴灑外源鋅離子對其基因和蛋白的調(diào)節(jié)效應，以期改善水稻生育后期葉片的生理功能。
　　 本研究選取4個水稻品種(R49、N22、特秈占-25和ITA312)，對其灌漿過程不同時期(開花后5、15及25d)劍葉中OsCA基因轉(zhuǎn)錄表達水平、OsCA蛋白表達及其酶活性、光合作用特性的動態(tài)變化進行了測定，并對OsCA基因/OsCA蛋白序列進行了生物信息學分析，根據(jù)預測抗原

3、決定簇來設計多肽，通過合成多肽免疫動物制備抗體，檢測外源鋅離子對OsCA蛋白表達水平的調(diào)節(jié)效應。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 1.不同品種劍葉的CA活性存在顯著差異;相同品種在灌漿不同時期(開花后5、15及25d)，其劍葉的CA活性呈現(xiàn)先上升后下降的動態(tài)趨勢，開花后15d酶活性達最高水平，其后隨葉片衰老酶活性下降。4個品種的劍葉凈光合速率均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，葉片中CA酶活性與其凈光合速率的變化之間具有正相關性。Os

4、CA基因表達量水平與CA酶活的變化趨勢基本一致，在不同品種間存在差異性。鑒于OsCA基因表達、CA酶活性、葉片的光合速率存在顯著相關，可以通過OsCA基因/OsCA蛋白水平作為檢測水稻品種葉片功能性差異或光合速率高低的間接指標。
　　 2.通過對水稻品種N22進行葉面噴鋅處理，結(jié)果表明隨著噴施鋅濃度增加，該葉片中CA酶活性呈現(xiàn)先增后降的趨勢。在一定的鋅處理濃度（0.1-0.2％）范圍內(nèi)，鋅離子能顯著提高葉片中CA酶活和葉綠素含量

5、（SPAD）;超過葉片的耐鋅范圍(0.5％)，過量的Zn2+會抑制葉片中CA酶活和SPAD，并對葉片造成毒害出現(xiàn)黃色斑點。當鋅離子濃度為0.2％，葉片中CA活性最大，同時RT-qPCR檢測OsCA的表達與酶活性變化趨勢基本一致，說明Zn2+可能通過促進轉(zhuǎn)錄水平來調(diào)控CA活性。
　　 3.根據(jù)OsCA蛋白序列信息預測抗原決定簇來設計多肽，成功制備多克隆抗體，利用Western blot檢測抗體對CA蛋白檢測特異性較好。
　　

6、 4.Zn2+對OsCA蛋白含量的影響，Western Blot結(jié)果顯示處理組和對照組均在20 KDa左右出現(xiàn)2個OsCA蛋白條帶，運用Banscan5.0軟件對對照組和處理組OsCA蛋白條帶的灰度值進行分析，定量結(jié)果表明，與對照相比，鋅處理組(0.1％、0.2％、0.5％和1％)水稻葉片OsCA蛋白質(zhì)含量分別增加11％，17％，23％和24％。尤其在0.1％處理濃度下，OsCA蛋白含量增加幅度最大。表明通過葉片噴鋅，促進了葉片中Os