過氧化氫對高表達(dá)轉(zhuǎn)玉米C4型pepc水稻光合特性的調(diào)控.pdf

1、在水稻中成功導(dǎo)入玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phospboenolpymvatecarboxylase,pepc)并高表達(dá),光合作用得到明顯提高。掀起用C4光合特性改造C3植物,以增強(qiáng)光合效率的熱潮,且最終對通過提高植物光合作用提高水稻產(chǎn)量有重要的意義。近幾年,隨著高表達(dá)轉(zhuǎn)玉米pepc基因水稻的穩(wěn)定選育,越來越多的研究結(jié)果證明了高表達(dá)轉(zhuǎn)玉米C4pepc基因水稻具有高光效特性和耐氧化脅迫的能力。
　　 作為氧化脅迫的主要作用

2、分子,過氧化氫(H2O2)在高等植物細(xì)胞中有多種產(chǎn)生途徑,不僅是損傷生物大分子的細(xì)胞毒性物質(zhì),還是細(xì)胞內(nèi)重要的信號分子。H2O2作為信號分子可刺激細(xì)胞增殖,分化,遷移,凋亡以及介導(dǎo)動植物體對生物與非生物脅迫響應(yīng),在根毛的生長以及脫落酸(ABA)介導(dǎo)氣孔運(yùn)動等方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本文以高表達(dá)的轉(zhuǎn)玉米C4 pepc光合基因水稻(PC)及其原種(WT)為材料考察PC的光合特性與H2O2信號之間的可能關(guān)系。
　　 1、首先,對實(shí)驗(yàn)材料

3、分別施用介于信號傳導(dǎo)和細(xì)胞毒害之間的不同外源H2O2濃度,分析在不同濃度下PC光合特性的表現(xiàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),與未用H2O2處理的WT相比,PC在0.5～5 mmol/LH2O2濃度處理下,其凈光合速率(Pn)在不同光強(qiáng)下均表現(xiàn)下降,與其氣孔導(dǎo)度(Gs)的下降一致,這個抑制過程隨光強(qiáng)的增加而減弱;而未轉(zhuǎn)基因水稻W(wǎng)T則沒有上述表現(xiàn),推測PC可能通過低濃度的H202參與氣孔運(yùn)動的調(diào)節(jié),從而影響其光合特性。
　　 2、通過莖引入的方法,研究

4、植物內(nèi)源H2O2相關(guān)試劑,脫落酸ABA,磷脂酶D的抑制劑正丁醇(BA),磷脂酶C的抑制劑新霉素(NS),通過抑制NADPH氧化酶活性而減少內(nèi)源H2O2產(chǎn)生的抑制劑氯化二亞苯基碘鎓(DPI)等對供試材料內(nèi)源H2O2水平的影響。結(jié)果如下:ABA處理可以刺激PC和WT內(nèi)源H2O2的產(chǎn)生,程度無明顯差異,和WT相比,BA和DPI對PC處理后,H2O2水平明顯被抑制。
　　 3、考察內(nèi)源H2O2對供試材料氣孔導(dǎo)度(Gs)的影響。DPI和B

5、A處理后,WT植株Gs隨處理時間變化不大,而PC的Gs同樣呈先升高后降低趨勢,顯示PC和WT內(nèi)源H2O2的不同水平對氣孔調(diào)節(jié)的差異。而用NS處理后,則兩材料差異不明顯。有關(guān)結(jié)果表明,PC體內(nèi)H2O2對氣孔的調(diào)節(jié)作用可能與磷脂酶D信號調(diào)控有關(guān)的。
　　 4、考察內(nèi)源H2O2對材料表觀光合的影響。H2O2抑制劑DPI處理后,WT植株P(guān)n隨處理時間的延長變化不顯著;而PC的Pn在處理30min后有明顯增強(qiáng)的現(xiàn)象,顯示了內(nèi)源H2O2對P

6、C和WT氣孔的調(diào)節(jié)也影響了其光合的不同表現(xiàn)。BA和DPI處理的Pn結(jié)果也與其對Gs的影響結(jié)果有相似性.統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)DPI處理和ABA處理后,材料氣孔導(dǎo)度和凈光合速率有顯著相關(guān)性,顯示內(nèi)源H2O2的升高或降低都會促進(jìn)氣孔因素對光合速率的光合作用的貢獻(xiàn)率.葉綠素?zé)晒饨Y(jié)果顯示,所處理材料的光系統(tǒng)Ⅱ已受到明顯影響,但是由于熱耗散的增強(qiáng),使整體植株并未處于明顯脅迫狀態(tài)。
　　 內(nèi)源H2O2對PEPCaSe活性有一定調(diào)控作用,在用ABA處理