葉片膜脂組成變化與耐低氮脅迫的關(guān)系.pdf

1、單半乳糖甘油二酯(monogalactosyldiacylglycerol，MGDG)和雙半乳糖甘油二酯(digalactosyldiacylglycerol，DGDG)是植物光合膜（如葉綠體膜和類囊體膜）的重要組成部分，在維持光合膜的結(jié)構(gòu)和功能方面起著重要作用。逆境脅迫會破壞葉綠體膜的完整性及流動性，進(jìn)而使整個葉綠體喪失基本功能。在植物的長期進(jìn)化過程中，通過改變?nèi)~綠體膜脂的組分來適應(yīng)環(huán)境是植物適應(yīng)逆境脅迫的一條重要途徑，而其中半乳糖脂

2、起到了重要作用。低氮脅迫誘導(dǎo)植物葉片膜脂組分產(chǎn)生變化，但是不同品種植株耐低氮脅迫的能力和其膜脂合成能力是否有關(guān)以及是否可以通過調(diào)控膜脂合成能力來提高植物耐低氮能力還不清楚。本實驗的主要結(jié)果如下:
　　1.以‘長旱58’小麥品種為試驗材料，在大田環(huán)境下研究了灌漿期低氮脅迫下旗葉葉片衰老和膜脂主要組分變化的關(guān)系，結(jié)果表明低氮脅迫下旗葉葉片的凈光合速率、葉綠素和類胡蘿卜素含量、總氮含量大幅下降，淀粉和可溶性糖含量顯著性增加。對葉片中的半

3、乳糖脂和磷脂(phospholipid，PL)的含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)低氮脅迫對小麥葉片中半乳糖脂和磷脂的合成產(chǎn)生了一定程度的抑制作用，增加了DGDG/MGDG比值，降低了不飽和脂肪酸雙鍵指數(shù)(double bond index，DBI)和類囊體中組裝蛋白密度，從而破壞了葉綠體膜的流動性，進(jìn)而使葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能受到破壞，誘導(dǎo)了葉片的衰老。結(jié)果表明，葉片膜脂組成變化和低氮誘導(dǎo)葉片衰老密切相關(guān)。
　　2.以耐低氮脅迫的‘濮麥9號’和低

4、氮脅迫敏感的‘寧麥14號’為試驗材料，在苗期采用水培方法研究不同耐低氮能力的小麥葉片膜脂組成與其耐低氮能力的關(guān)系。結(jié)果表明低氮處理后‘濮麥9號’生物量下降幅度明顯低于‘寧麥14號’，‘濮麥9號’的葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)最大光化學(xué)效率和光合速率都顯著高于‘寧麥14號’。低氮脅迫下，兩個小麥品種葉片中的MGDG、DGDG及總脂含量都顯著降低，但‘濮麥9號，葉片中的總脂、DGDG含量及DGDG/MGDG比值以及MGDG

5、、PL和總脂的DBI以及類囊體中組裝蛋白密度都顯著高于‘寧麥14號’。結(jié)果表明，低氮脅迫后小麥葉片膜脂組分及含量的不同變化可能是這兩個小麥品種對低氮脅迫響應(yīng)不同的重要原因之一。
　　3.以超表達(dá)水稻MGD基因(OsMGD)煙草為材料，研究提高M(jìn)GDG和DGDG合成能力對低氮脅迫的響應(yīng)。結(jié)果表明低氮脅迫下超表達(dá)OsMGD煙草株系的生物量、凈光合速率、葉綠素、類胡蘿卜素、總氮、可溶性糖含量顯著高于野生型株系;葉綠體透射電鏡結(jié)果表明低氮

6、脅迫對轉(zhuǎn)基因煙草的葉綠體損害程度明顯小于野生型煙草，這些結(jié)果均表明轉(zhuǎn)基因煙草株系的耐低氮能力高于野生型煙草。對煙草葉片中膜脂組成分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因煙草葉片中的半乳糖脂、磷脂以及總脂含量及其不飽和雙鍵指數(shù)以及DGDG/MGDG均顯著高于野生型煙草;轉(zhuǎn)基因煙草株系的類囊體中組裝蛋白密度均顯著高于野生型。因此，超表達(dá)OsMGD煙草緩解了低氮脅迫對其生長的抑制，從而提高煙草對低氮脅迫的耐受能力。
　　綜上所述，半乳糖脂在植物響應(yīng)低氮脅迫中起