干旱胁迫下调节ATP的含量对提高转玉米C_4型pepc水稻光合速率的影响

作     者：霍垲 陆巍 李霞 HUO Kai;LU Wei;LI Xia

作者机构：南京农业大学生命科学学院南京210095 江苏省农业科学院粮食作物研究所/国家水稻改良中心南京分中心/江苏省优质水稻工程技术研究中心南京210014 

出 版 物：《中国生态农业学报》 (Chinese Journal of Eco-Agriculture)

年 卷 期：2015年第23卷第5期

页      面：605-613页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 071007[理学-遗传学] 090302[农学-植物营养学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金项目(30871459 31371554) 江苏省自主创新基金项目(CX[(14)5004])资助 

主　　题：水稻 C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 干旱 光合速率 三磷酸腺苷 

摘      要：为了分析三磷酸腺苷（adenosine triphosphate, ATP）是否是限制高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因（C4-pepc）水稻光合速率提高的限制因素,本文以高表达的转玉米 C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因水稻（PC）及其原种‘Kitaake’（WT）作为试验材料,喷施蒸馏水（对照）、2 mmol·L^-1亚硫酸氢钠溶液、100μmol·L^-1 N′-（3,4-二氯苯基）-N,N-二甲基脲[3-（3′,4′-dichlorophenyl）-1,1-dimethylμrea, DCMU]和10μmol·L-1寡霉素（oligomycin）溶液过夜处理5~6叶期水稻幼苗,在20%（m/v）PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究不同处理对水稻叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、ATP含量、玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性以及光系统Ⅱ（photosynthemⅡ, PSⅡ）实际光化学效率（actual photochemical efficiency of PSⅡin the light，ΦPSⅡ）的影响。试验结果表明,喷施亚硫酸氢钠溶液提高了PC和WT在水培条件下叶片的Pn, DCMU和寡霉素溶液处理则降低了PC和WT叶片的Pn。喷施亚硫酸氢钠溶液增加了WT叶片Gs和Ci,但降低了PC叶片Gs和Ci。喷施DCMU溶液增加了PC和WT叶片Ci,但降低了叶片Gs。用20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理后,亚硫酸氢钠、DCMU和寡霉素溶液处理的水稻叶片 Pn均下降,喷施亚硫酸氢钠溶液处理可以减缓Pn下降的趋势,喷施DCMU和寡霉素溶液加速了叶片Pn的下降。在20%PEG-6000处理8 h后, PC在喷施不同试剂处理下Gs差异不大,但其Pn变化显著。进一步的研究表明不同处理下叶片中ATP含量、PEPC活性以及ΦPSⅡ出现显著变化, DCMU处理引起ATP含量、PEPC活性和ΦPSⅡ快速下降,亚硫酸氢钠溶液处理能够减缓这些参数的下降,喷施寡霉素降低了叶片中的 ATP含量,但是对ΦPSⅡ没有显著影响。因此认为,在干旱胁迫条件下, PEPC的高表达能够维持较高的PSⅡ活性,与原种相比，也产生较高含量的ATP,来维持净光合速率的稳定。