水稻功能葉碳酸酐酶活性及其轉(zhuǎn)錄調(diào)控.pdf

1、碳酸酐酶（Carbonic anhydrase，CA，EC:4.2.1.1）是一種含鋅的金屬酶，催化CO2和HCO3-之間的可逆轉(zhuǎn)化，參與C3和C4植物光合作用中CO2供應(yīng)水平的調(diào)節(jié)。CA的活性變化與光合速率呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。近年來(lái)有研究表明該酶還與非生物脅迫反應(yīng)存在一定的應(yīng)答關(guān)系。水稻中不同品種間CA活性存在差異性，同時(shí)也存在光合作用特性上的不同，兩者之間是否存在明確的關(guān)系，目前尚無(wú)正式報(bào)導(dǎo)。本研究對(duì)灌漿過(guò)程中水稻功能葉片CA的活性、

2、OsCA基因的表達(dá)水平變化與光合作用的關(guān)系進(jìn)行初步分析，并探討通過(guò)葉片噴灑外源鋅離子對(duì)其基因和蛋白的調(diào)節(jié)效應(yīng)，以期改善水稻生育后期葉片的生理功能。
　　 本研究選取4個(gè)水稻品種(R49、N22、特秈占-25和ITA312)，對(duì)其灌漿過(guò)程不同時(shí)期(開(kāi)花后5、15及25d)劍葉中OsCA基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平、OsCA蛋白表達(dá)及其酶活性、光合作用特性的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了測(cè)定，并對(duì)OsCA基因/OsCA蛋白序列進(jìn)行了生物信息學(xué)分析，根據(jù)預(yù)測(cè)抗原

3、決定簇來(lái)設(shè)計(jì)多肽，通過(guò)合成多肽免疫動(dòng)物制備抗體，檢測(cè)外源鋅離子對(duì)OsCA蛋白表達(dá)水平的調(diào)節(jié)效應(yīng)。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 1.不同品種劍葉的CA活性存在顯著差異;相同品種在灌漿不同時(shí)期(開(kāi)花后5、15及25d)，其劍葉的CA活性呈現(xiàn)先上升后下降的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，開(kāi)花后15d酶活性達(dá)最高水平，其后隨葉片衰老酶活性下降。4個(gè)品種的劍葉凈光合速率均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，葉片中CA酶活性與其凈光合速率的變化之間具有正相關(guān)性。Os

4、CA基因表達(dá)量水平與CA酶活的變化趨勢(shì)基本一致，在不同品種間存在差異性。鑒于OsCA基因表達(dá)、CA酶活性、葉片的光合速率存在顯著相關(guān)，可以通過(guò)OsCA基因/OsCA蛋白水平作為檢測(cè)水稻品種葉片功能性差異或光合速率高低的間接指標(biāo)。
　　 2.通過(guò)對(duì)水稻品種N22進(jìn)行葉面噴鋅處理，結(jié)果表明隨著噴施鋅濃度增加，該葉片中CA酶活性呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在一定的鋅處理濃度（0.1-0.2％）范圍內(nèi)，鋅離子能顯著提高葉片中CA酶活和葉綠素含量

5、（SPAD）;超過(guò)葉片的耐鋅范圍(0.5％)，過(guò)量的Zn2+會(huì)抑制葉片中CA酶活和SPAD，并對(duì)葉片造成毒害出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。當(dāng)鋅離子濃度為0.2％，葉片中CA活性最大，同時(shí)RT-qPCR檢測(cè)OsCA的表達(dá)與酶活性變化趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明Zn2+可能通過(guò)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄水平來(lái)調(diào)控CA活性。
　　 3.根據(jù)OsCA蛋白序列信息預(yù)測(cè)抗原決定簇來(lái)設(shè)計(jì)多肽，成功制備多克隆抗體，利用Western blot檢測(cè)抗體對(duì)CA蛋白檢測(cè)特異性較好。
　　

6、 4.Zn2+對(duì)OsCA蛋白含量的影響，Western Blot結(jié)果顯示處理組和對(duì)照組均在20 KDa左右出現(xiàn)2個(gè)OsCA蛋白條帶，運(yùn)用Banscan5.0軟件對(duì)對(duì)照組和處理組OsCA蛋白條帶的灰度值進(jìn)行分析，定量結(jié)果表明，與對(duì)照相比，鋅處理組(0.1％、0.2％、0.5％和1％)水稻葉片OsCA蛋白質(zhì)含量分別增加11％，17％，23％和24％。尤其在0.1％處理濃度下，OsCA蛋白含量增加幅度最大。表明通過(guò)葉片噴鋅，促進(jìn)了葉片中Os