转pepc基因水稻在盐胁迫下的光合特性

论文摘要

水稻作为我国主要的粮食作物之一,不断提高其产量和改良其品质是当前水稻育种的重要任务。创造具有C4光合途径的水稻是提高其光合和产量的重要途径之一。PEPC作为C4途径的首要关键酶,一直是C3转C4基因的焦点。转入C4植物的pepc基因后,水稻是否具有更强的光合性能和耐逆能力?如果有,这种表现又是通过何种信号分子调控的?本实验分别以日本稻Kitaake（简称WT）和转pepc基因水稻（简称PC）为材料,待水稻叶片第六叶全展时调查它们耐盐性的差异。各种处理：在水稻营养液中分别加入：120mM氯化钠、0.4%正丁醇,120mM氯化钠+0.4%正丁醇。处理四天后,比较WT和PC两种水稻第六叶片的光合气体参数、叶绿素荧光参数、RuBPCase和PEPCase活性的高低；可溶性蛋白、Rubisco大亚基含量及其羰基化程度；H202和02·-在植物叶片中的积累等,证实了PA在转pepc基因水稻耐盐胁迫中的作用。结果显示：（1）在120mM氯化钠处理下,PC的光合气体参数：净光合速率（Pn）和CO2羧化效率都高于WT的,但CO2补偿点与之相反。这些结果表明PC比WT更具抗盐性。在盐和醇同时处理时,WT和PC净光合速率（Pn）和C02羧化效率下降比率大于0.4%正丁醇和120mM氯化钠分别处理的下降之和,表明PA在水稻盐胁迫过程具有保护作用；（2）各种处理下,WT和PC的叶绿素荧光淬灭组分qI、qE、qT都发生不同的变化,这就表明盐胁迫下,两个水稻品种非光化学淬灭主要途径不同。WT和PC的荧光参数Fv/Fm,只有在盐+醇处理时才显著下降,此结果也表明PA在水稻盐胁迫过程具有保护作用。（3）在各种处理条件下,WT的Rubisco大亚基含量都发生下降,但PC只在盐和醇同时处理时才略有下降。RuBPCase活性的测定结果与此相似,WT在盐和盐+醇处理下,其活性都发生显著的下降,但PC的RuBPCase活性在处理前后并无变化。PEPCase活性的测定结果显示,在处理前后PC的PEPCase活性都高于WT。正是由于在各种处理条件下,PC具有较高的PEPCase活性,从而使转pepc基因水稻具有较高的抗盐能力。（4）本实验还检测了Rubisco大亚基羰基、H202和O2-在叶片中的积累量。结果发现,在氯化钠处理下,WT叶片中的H202、02-、和羰基含量都大于PC。此结果表明,PC同WT相比叶片内积累更少的活性氧即受到的氧化伤害较低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第一章 文献综述
• 一、转pepc基因水稻的研究进展
• 1、转pepc基因水稻的基因工程
• 2、转pepc基因水稻光合生理特性
• 3、转pepc基因水稻的生理育种
• 二、PA的研究进展
• 1、PA产生的磷脂酶信号通路
• 2、植物胁迫过程中PA的形成
• 3、PA的生理功能
• 4、PA在植物保护中的作用
• 5、PA的靶标
• 三、Rubisco的结构和性质
• 1、Rubisco的结构
• 2、Rubisco的性质
• 四、蛋白质羰基化的产生及其意义
• 1、蛋白质羰基化的产生
• 2、蛋白质羰基化的意义
• 五、展望
• 第二章 转pepc基因水稻在盐胁迫下的光合特性
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料和生长条件
• 1.2 气体交换参数的测定
• 1.3 叶绿素荧光参数测定
• 1.4 PEPCase活性的测定
• 1.5 可溶性蛋白含量的测定
• 1.6 RuBPCase相对含量和活性的测定
• 2^·-和H₂O₂在叶片中积累的测定'>1.7 O₂^·-和H₂O₂在叶片中积累的测定
• 1.8 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 WT和PC在不同处理条件下的形态特征
• 2.2 水稻光合生理特征
• 2.3 叶绿素荧光参数变化
• 2.4 快速光曲线（Rapid light curve,RLC）及其拟合参数
• 2.5 可溶性蛋白含量的测定
• 2.6 WT和PC处理前后PEPCase活性的比较
• 2.7 WT和PC处理前后RuBPCase活性的比较
• 2.8 WT和PC处理后的Rubisco大亚基及其羰基含量的变化
• 2_O2和O₂^·-在叶片中的积累情况'>2.9 H_2O2和O₂^·-在叶片中的积累情况
• 3 讨论
• 参考文献
• 结论
• 致谢