高溫脅迫下水稻灌漿期籽粒PPDK功能及調(diào)控研究.pdf

1、水稻灌漿期籽粒發(fā)育涉及物質(zhì)運(yùn)輸、合成組裝與分配積累等復(fù)雜的代謝通路和調(diào)控過(guò)程，此過(guò)程對(duì)外部條件較為敏感，其中灌漿期高溫脅迫是導(dǎo)致水稻產(chǎn)量和品質(zhì)下降的主要直接影響因子之一。為了探討高溫下水稻灌漿過(guò)程中代謝變化特征，本課題組進(jìn)行了不同高溫下籽粒蛋白質(zhì)組學(xué)研究，獲得胞質(zhì)型丙酮酸磷酸雙激酶(cyPPDK)蛋白差異表達(dá)結(jié)果。本研究以?xún)蓚€(gè)灌漿期溫度敏感性不同的水稻品種(9311和特秈占-25)為材料，在開(kāi)花受精后對(duì)籽粒發(fā)育過(guò)程進(jìn)行系列人工光溫處理，

2、從cyPPDK酶活性、轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾等層面，結(jié)合灌漿動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，探討了高溫下PPDK可能參與的籽粒代謝過(guò)程。主要結(jié)果如下:
　　1.高溫縮短了兩個(gè)品種的灌漿持續(xù)時(shí)間，顯著降低了籽粒的鮮重和干重。高溫下9311的起始灌漿速率加快，而最大灌漿速率和平均灌漿速率受高溫的影響較小;特秈占-25的起始灌漿速率受高溫影響較小，最大灌漿速率和平均灌漿速率有較大增幅，灌漿持續(xù)時(shí)間縮短幅度大。
　　2.高溫降低了兩個(gè)品種的碾米品質(zhì)

3、和外觀(guān)品質(zhì)。高溫處理20 d后，兩個(gè)品種的糙米率(BRR)、整精米率(HRR)和粒寬顯著降低，胚乳堊白度顯著增加，堊白種類(lèi)為心白，特秈占-25的堊白度對(duì)高溫更加敏感。
　　3.PPDK的活性變化與籽粒灌漿程度有關(guān)，并有品種間差異。隨著籽粒發(fā)育進(jìn)行，PPDK活性呈下降趨勢(shì)，高溫處理加速了這種下降趨勢(shì)。在整個(gè)灌漿持續(xù)時(shí)間內(nèi)，無(wú)論是高溫還是對(duì)照處理，9311的PPDK活性始終高于特秈占-25的。
　　4.PPDK蛋白具有明顯的翻譯

4、后修飾等活性調(diào)節(jié)特征，高溫促進(jìn)了PPDK磷酸化，使PPDK活性降低。通過(guò)制備水稻胞質(zhì)型PPDK和PPDK-Thr527磷酸化特異性抗體，檢測(cè)了PPDK的蛋白水平及527位Thr的磷酸化水平。在20 DAF內(nèi)，無(wú)論是高溫處理還是對(duì)照處理，兩個(gè)品種的PPDK蛋白總體上都呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)的趨勢(shì)，同時(shí)伴隨著PPDK-Thr527磷酸化水平的升高，高溫處理加劇了這些變化趨勢(shì)。與9311相比，特秈占-25的PPDK蛋白對(duì)高溫更加敏感，其PPDK-Thr