高溫脅迫對不同耐熱小麥品種光合作用的影響.pdf

1、高溫脅迫是影響小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的重要限制因素之一。光合作用是對高溫脅迫高度敏感的生理生化過程。高溫影響植物光合作用，降低作物產(chǎn)量。因此研究小麥葉片光合機構(gòu)響應(yīng)熱脅迫的生理和分子機制對小麥高產(chǎn)有重要意義。
　　本實驗以耐熱型小麥（Triticum aestivumL.）Ilona與熱敏感小麥Torysa為材料，通過兩者光合機構(gòu)的耐熱性比較分析，探究小麥光合機構(gòu)耐熱的機制。同時，利用小麥基因表達譜芯片研究耐熱小麥品種Ilona葉片中

2、基因?qū)Ω邷孛{迫的響應(yīng)，分析了差異表達的基因和響應(yīng)高溫脅迫的代謝途徑。主要結(jié)果如下:
　　(1)高溫脅迫導(dǎo)致凈光合速率和光化學(xué)效率降低，相對電導(dǎo)率升高，丙二醛含量升高，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加。熱脅迫下，耐熱品種Ilona的凈光合速率、光化學(xué)效率、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量都高于熱敏感品種Torysa，而相對電導(dǎo)率和丙二醛低于Torysa。
　　(2)高溫脅迫后，與Torysa相比Ilona的O-J-I-P曲線明顯變化較小，而且Ilona的

3、RC/CS明顯高于Torysa，VJ、δRo明顯低于Torysa。高溫脅迫后，Ilona的ψPo、Ψo和ψEo顯著高于Torysa，而ψDo明顯低于Torysa。
　　(3)高溫脅迫降低卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶Rubisco、sFBPase、GAPDH和Aldolase活性，與Torysa相比，Ilona可以維持較高水平的卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶活性。
　　(4)高溫脅迫下，H2O2積累和O2·-產(chǎn)生速率增加，Ilona葉片中活性氧的積累較

4、少，同時，I lona葉片中抗氧化酶SOD、CAT、APX活性高于Torysa。
　　(5)高溫脅迫后，耐熱小麥Ilona葉片中小熱激蛋白HSP26.6的表達量高于熱敏感小麥Torysa。
　　(6)通過小麥表達譜芯片分析，找到差異基因5708個，其中上調(diào)基因2318個，下調(diào)基因3390個。光合作用光反應(yīng)、光合碳固定、淀粉和糖代謝、氧化磷酸化等代謝途徑與熱激蛋白以及轉(zhuǎn)錄因子在植物響應(yīng)高溫脅迫的過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。

5、r>　　以上結(jié)果表明，高溫脅迫下，一方面Ilona將更多的能量傳遞到電子傳遞鏈并維持高的卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶活性，從而維持光合電子傳遞與碳固定之間的平衡，進而減少ROS的產(chǎn)生。另一方面，Ilona通過維持較高的抗氧化酶活性來清除ROS，從而減輕ROS對光合機構(gòu)的損傷，有利于高溫下維持較高的光合速率。Ilona還可能通過啟動環(huán)式電子傳遞來耗散多余能量并產(chǎn)生ATP用于PSII的修復(fù)。另外，Ilona光合系統(tǒng)的耐熱性也可能與小熱激蛋白HSP26.