《高溫脅迫下外源海藻糖改善小麥光合作用的機制》是依託華東師範大學，由羅音擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高溫脅迫下外源海藻糖改善小麥光合作用的機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅音
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
溫度的日趨升高對小麥等重要熱敏感糧食作物的光合作用產生不利影響。進行光合作用的類囊體膜和光系統對高溫脅迫尤為敏感。海藻糖是近十年來才認為在植物中也較普遍存在的、量微、與植物的抗逆性密切相關的非還原性二糖。本項目採用根施海藻糖的方法提高海藻糖在小麥體內的濃度，通過比較對照和根施海藻糖植株在高溫條件下的光合特性，探討外源海藻糖對小麥光合作用的改善；測定類囊體膜脂組成及膜脂相變溫度，分析外源海藻糖對高溫條件下小麥PSⅠ、PSⅡ結構和功能的影響，檢測葉黃素循環和活性氧，探討高溫條件下外源海藻糖對小麥光合機構的保護；分析比較抗熱性不同的兩小麥品種在高溫條件下根施海藻糖後葉片類囊體膜蛋白質表達、基因轉錄及代謝產物的變化，從整體上闡明高溫條件下海藻糖改善小麥光合作用的分子及代謝機制。該研究對於豐富植物抗逆生理及分子理論，指導小麥等作物栽培和抗逆育種具有重要意義。
結題摘要
光合作用對高溫脅迫極其敏感，溫度的日趨升高對小麥的光合作用產生不利影響。海藻糖與植物的抗逆性密切相關，但其在高溫脅迫下改善小麥光合作用的機制仍不清楚。該項研究以小麥為實驗材料，通過測定葉綠體類囊體膜脂和蛋白質組的變化，分析葉黃素循環和活性氧，光系統結構和功能的改變，從生理和分子水平研究了高溫脅迫下根施海藻糖改善小麥光合作用的機制。研究結果如下：高溫脅迫下，與對照相比，海藻糖預處理增加了小麥幼苗的半傷害溫度，且電導率和丙二醛含量也顯著降低，說明海藻糖預處理可以提高小麥的耐熱性。（2）外源海藻糖降低了高溫脅迫下的光合速率，但對氣孔導度沒有影響，說明海藻糖引起的光合速率的降低與氣孔導度無關；但恢復後光合速率增加，且在一定程度上增加了乾重和葉片含水量。（3）高溫脅迫下，外源海藻糖降低了PS II的最大光化學效率、PS II的實際光化學效率和被開放的反應中心捕獲的激發能的效率，但恢復至常溫後比對照增加。非光化學淬滅的變化與PS II的實際光化學效率和被開放的反應中心捕獲的激發能的效率正好相反。同時，在海藻糖預處理植株中葉綠素含量降低，β-胡蘿蔔素和葉黃素循環的脫環化程度升高。這些結果表明，外源海藻糖促進了小麥幼苗高溫後的恢復。（4）高溫脅迫下，外源海藻糖保護了葉綠體超微結構，改變了葉綠體蛋白質組成分和類囊體膜脂組成，促進了D1蛋白的表達。（5）在高溫脅迫下，海藻糖預處理降低了果糖含量以及GA3、IAA、ZT和6-BA等促進植物生長的激素的含量，而對蔗糖、葡萄糖和ABA等卻沒有影響。（6）高溫脅迫顯著提高了對照植株中的H2O2含量和O2•-的產生速率。然而，過氧化氫含量在海藻糖預處理植株中低於對照。ASA/DHA比率、CAT和APX活性以及SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶基因的表達也相應增加。研究結果對於豐富植物抗逆生理及分子理論，指導小麥等作物豐產栽培與選育新品種具有重要意義。
