水稻劍葉葉綠體光能轉化與碳同化協調運轉的研究

《水稻劍葉葉綠體光能轉化與碳同化協調運轉的研究》是依託南京師範大學，由陳國祥擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻劍葉葉綠體光能轉化與碳同化協調運轉的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳國祥
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

明確雜交水稻功能葉衰老過程，探索其衰老機制及影響因子，對於延長葉片光合功能期，增加光合產物的積累，提高雜交水稻的產量具有重要意義。申請項目在課題組長期對雜交水稻功能葉片光合生理生態特性研究的基礎上，選用培育基地栽培的高產雜交水稻品種兩優培九為實驗材料，著眼於劍葉衰老過程中葉綠體光能轉化（原初反應、同化力形成）和碳同化的協調運轉，利用對模式植物光合作用研究所獲得的成果，圍繞劍葉衰老過程中葉綠體關鍵功能蛋白複合物（LHCⅡ，ATP合酶和RuBisCO）的組分及功能特性的變化，並對可能影響功能蛋白複合物特性變化的環境因子進行動態性的實驗檢測和分析，試圖從光能轉化效率、光合代謝生理、葉綠體蛋白功能及組分、基因表達等不同層次，探討雜交水稻劍葉衰老過程中葉綠體光能轉化和碳同化協調運轉的機制和規律，為適時調控雜交水稻功能葉片衰老過程提供理論和實驗依據。

結題摘要

本項目聚焦高產雜交水稻品種“兩優培九”在衰老過程中劍葉葉綠體結構和功能的變化，研究劍葉葉綠體光能吸收、轉化、傳遞的動態過程，分析劍葉衰老過程中類囊體膜蛋白複合物（PSII core、PSI core、LHCI、Cytb6/f、LHCII、ATPase和RuBisCO複合物）的組分及功能特性的變化，從光能轉化效率、光合代謝生理、類囊體膜蛋白功能及組分、基因表達等不同層次，探討雜交水稻劍葉衰老過程中葉綠體光能轉化和碳同化協調運轉的機制和規律，以揭示葉片衰老的本質，為適時調控雜交水稻功能葉片衰老過程提供理論和實驗依據。 本項目通過利用生物化學和分子生物學手段對“兩優培九”衰老進程中劍葉中脈和葉肉細胞光合系統的特性進行全面的比較，通過分析葉脈和葉片在光合代謝、葉綠體超微結構、葉綠素螢光動態監測以及類囊體膜蛋白組分和含量的差異，發現水稻葉中脈里存在類似C4途徑光合作用，進一步揭示中脈和葉肉細胞的光合異質性和衰老異步性。本項目選擇高光、乾旱、UV-B輻射等環境限制因子進行動態性實驗檢測和分析，探討環境因子限制下劍葉類囊體膜蛋白複合物動態變化的過程，以及碳同化階段關鍵酶的含量與活力的變化規律，試圖從能量代謝、細胞功能和基因表達等水平上明確高光、乾旱、UV-B輻射脅迫下類囊體膜蛋白複合物的動態變化過程與PSI和PSII兩個光系統之間光能分配的關係，探究環境因子限制下劍葉葉綠體光能轉化和碳同化動態銜接和協調運轉規律，這將對研究雜交水稻光能資源高效利用的分子機理，為雜交水稻高產、特別是在逆境下的生長調控提供理論基礎。