低磷脅迫下不同磷效率玉米葉片吸收光能分配的差異與葉片蛋白質(zhì)組學(xué)研究.pdf

1、本工作以耐低磷突變體99038-2P-319及其來源親本齊319為材料,利用水培的方法,研究了不同供磷水平下玉米葉片吸收光能分配的差異,并對自交系99038-2P-319與齊319的葉片進行了足磷和低磷條件下的比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究,為揭示玉米葉片響應(yīng)低磷的機制提供了資料,探討了低磷下自交系99038-2P-319與齊319光合作用效率差異的可能機制。
　　 低磷脅迫下,自交系99038-2P-319與齊319植株的生物量、植株總磷

2、含量存在顯著差異。除此以外,葉片葉綠素含量及Chla/Chlb比值顯著下降。自交系間比較,自交系99038-2P-319的下降幅度顯著低于自交系齊319。低磷脅迫下玉米葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率也顯著下降,胞間CO2濃度升高。低磷下玉米葉片光合速率的降低可能由非氣孔因素引起的。低磷脅迫下自交系99038-2P-319與齊319具有不同的光合作用特征。低磷脅迫下,自交系99038-2P-319的葉片的CO2同化速率顯著高于自交系

3、齊319,自交系99038-2P-319與齊319相比具有更高的葉片PSⅡ的光化學(xué)效率(Fv/Fm)及電子傳遞速率(ETR)。低磷脅迫導(dǎo)致玉米葉綠素吸收的光能的分配比例發(fā)生了變化。低磷脅迫下與足磷條件下的玉米葉片相比進入光化學(xué)反應(yīng)的能量顯著下降,而過剩光能顯著升高。低磷脅迫下,自交系99038-2P-319吸收光能分配于光化學(xué)反應(yīng)的部分顯著高于自交系齊319,通過熱耗散散失的能量要小于319。低磷下自交系99038-2P-319吸收光能

4、分配于光化學(xué)反應(yīng)的部分更多一些,這與低磷下99038-2P-319具有更高的電子傳遞速率(ETR)和CO2同化速率相一致。低磷脅迫導(dǎo)致玉米葉片內(nèi)ROS含量顯著增加,且通過活性氧清除系統(tǒng)對ROS清除的作用加強。低磷脅迫下自交系99038-2P-319與齊319相比,99038-2P-319葉片內(nèi)RDS含量較低,但葉片中SOD與APX的活性兩個自交系之間差異不顯著。在相同供磷水平下,自交系99038-2P-319葉片中的無機磷含量高于齊31

5、9。推測苗期葉片中無機磷含量的差異可能是導(dǎo)致不同磷效率玉米自交系之間光合特性差異的主要原因。
　　 同等供磷水平下,99038-2P-319與齊319葉片的一部分蛋白表達模式產(chǎn)生了的差異。利用TCA/丙酮法提取葉片可溶性總蛋白,通過質(zhì)譜分析鑒定發(fā)現(xiàn)126個蛋白在同等供磷水平下表達模式存在顯著的差異。這些蛋白點包括了8個未知或未分類蛋白、19個蛋白命運相關(guān)蛋白、7個細胞營救/防御/毒性蛋白、6個次生代謝相關(guān)蛋白、24個能量代謝相關(guān)

6、蛋白、57個代謝相關(guān)蛋白、5個轉(zhuǎn)錄/細胞交流/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白。
　　 低磷脅迫下與光合作用相關(guān)的蛋白Rubisco大亞基、葉綠體ATP合酶亞基、NADP-蘋果酸酶、蔗糖磷酸酶、PPDK等在99038-2P-319葉片中的豐度較齊319高,推測這些蛋白表達模式的變化是導(dǎo)致在低磷脅迫下99038-2P-319葉片CO2同化能力高于齊319的重要因素。低磷脅迫下一些防御性蛋白如分子伴侶等在99038-2P-319葉片中的豐度也顯著高