小麥葉綠體蛋白組對乾旱脅迫回響的研究

《小麥葉綠體蛋白組對乾旱脅迫回響的研究》是陳洋爾為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：小麥葉綠體蛋白組對乾旱脅迫回響的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳洋爾
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

植物抗逆性生理研究是國際研究熱點之一，特別是農作物的抗逆性機理研究。如何提高農作物的抗逆性，從而增加作物的產量，是目前農業研究亟需解決的關鍵問題。水分脅迫作為一種最普通的非生物脅迫，它對作物的傷害是多方面的。高等植物的光合器官是對水分脅迫最敏感的部位之一，而植物光系統蛋白又是光合作用機構中對環境脅迫最敏感的組分。目前儘管有一些報導研究了葉綠體蛋白與環境脅迫的關係，但關於葉綠體蛋白的磷酸化、去磷酸化、亞細胞器定位和遷移、光合蛋白複合物結構與作物抗性的研究還鮮有報導。本研究擬探討乾旱抗性不同小麥品種葉綠體蛋白（蛋白組）含量變化，磷酸化、去磷酸化水平（磷酸化蛋白組）的差異與作物抗性之間的關係，同時深入到葉綠體蛋白複合物結構和亞細胞器定位水平。該研究將豐富作物抗性分子標記的篩選和作物光合作用相關生理、生化研究，並進一步為提高作物抗旱性和光合效率提供新的理論依據。

結題摘要

在自然條件下，植物經常會遭到各種環境脅迫，例如低溫、鹽脅迫、乾旱以及熱脅迫等。水分脅迫作為一種最普通的非生物脅迫，能誘導許多生理生化和分子應答，是一種最重要的抑制光合作用的環境因子。目前已經有了一些關於葉綠體蛋白與環境脅迫關係的研究，但關於葉綠體蛋白的磷酸化、去磷酸化與植物抗逆機理的研究還鮮有報導。小麥作為我國第二大糧食作物，其產業的發展直接關係到國家糧食安全和社會穩定，故了解植物的抗旱機理對提高植物的抗旱性及發育新的抗旱植物至關重要。本研究探討了抗旱性不同小麥生理生化及光合蛋白含量變化、磷酸化、去磷酸化水平的差異與作物抗性之間的關係。這些研究成果將為提高作物的抗旱性和光合效率提供新的理論依據。 本項目首先比較了四川省種植的部分小麥品種（川麥42、綿陽15、綿陽11、川農19、矮抗58、周麥21、Sy95-71）的抗旱性，通過比較芽期、苗期各指標隸屬值平均值的大小來確定小麥品種抗旱性的強弱。結果表明：芽期7個小麥品種的抗旱性為：川麥42﹥川農19﹥矮抗58﹥綿陽11﹥周麥21﹥綿陽15﹥Sy95-71。在苗期，抗旱性依次為：川麥42﹥矮抗58﹥川農19﹥周麥21﹥綿陽11﹥綿陽15﹥Sy95-71。因此，本研究選用川麥42作為抗旱材料，Sy95-71作為敏感材料。 在上述基礎上，本項目進一步研究了不同抗旱性小麥在乾旱脅迫下的生理生化及光合特性的變化。結果表明：水分脅迫後，川麥42的葉綠素螢光和抗氧化酶活性均高於Sy95-71。與Sy95-71相比，川麥42在水分脅迫後積累了較低水平的活性氧。此外，在水分脅迫下，相比較Sy95-71，川麥42有更強的類囊體膜蛋白磷酸化水平和較小的類囊體結構損傷。因此，本研究表明，類囊體膜蛋白磷酸化及抗氧化酶系統在植物應答水分脅迫中起著重要作用。本研究為從光合作用方面來提高作物的抗旱性提供了新的思路和理論基礎。