Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 低温胁迫对白菜型冬油菜光合特性影响和光系统Ⅱpsb基因的分离 | |
| 许耀照 | |
| 完成单位 | 河西学院 |
| 登记(发布)日期 | 2018 |
| 中文摘要 | 1、课题的来源与背景 本课题是甘肃省科技厅于2015年10月21日下达的甘肃省第六批科技计划(基础研究计划)项目,项目名称：低温胁迫对白菜型冬油菜光合特性影响和光系统Ⅱpsb基因的分离,项目编号：1506RJZG051,研究起止年限：2015 年 07月 至 2017年 06 月。由河西学院承担完成。 已有研究证实光合能力的强弱是评价植物抗寒性的重要指标,已用叶绿素荧光参数和光合特性对作物进行抗寒性鉴定。低温导致植物光合电子传递速率下降和抑制光系统Ⅱ(PSⅡ)修复,psb基因是编码光系统Ⅱ组分基因,其编码的蛋白是逆境破坏的靶位。我国西北寒旱区冬季酷寒干燥,极端低温天气频发成为限制白菜型冬油菜种植的主要因素之一。目前白菜型冬油菜抗寒性研究主要集中于越冬期根部的生理特性研究,本研究通过对抗寒性差异的白菜型冬油菜光合特性、荧光参数和光系统Ⅱpsb基因克隆及表达分析,有助于阐释冬油菜抗寒调节生理机理和部分分子机制。 2、研究目的意义 我国西北寒旱区冬季酷寒干燥,极端低温天气频发成为限制白菜型冬油菜种植的主要因素之一。本研究拟用抗寒性强的白菜型冬油菜品种,通过冬季自然低温胁迫对白菜型冬油菜的光合特性、叶绿素荧光参数的响应机制和光系统Ⅱpsb基因分离、构建表达载体及在mRNA水平表达的差异的研究来阐明白菜型冬油菜抗寒生理和分子生物学机制。 3、主要论点与论据 (1)从强抗寒白菜型冬油菜陇油7号叶片中克隆到PsbR基因(GenBank登录号为KC894423)全长,该基因全长为570 bp,编码包含417 bp的一个完整开放阅读框ORF(open reading frame),其编码138个氨基酸,蛋白分子量约为14.39 kD,等电点为9.42,该蛋白属于PsbR超家族,与甘蓝(B.oleracea var. Oleracea)、山嵛菜(E. salsugineum)和芥菜型油菜(B. juncea)的PsbR蛋白相似性关系较近。 (2)随着胁迫温度(4 ℃、-4 ℃和-8 ℃)的降低,陇油7号叶片中PsbR相对表达量下降,而其叶片光合速率(Pn)和PSII原初光能转化效率(Fv/Fm)也随自然温度降低而下降。 (3)随着冬前温度下降,白菜型冬油菜品种陇油7号(超强抗寒)和天油4号(弱抗寒)2个白菜型冬油菜叶片气孔密度、气孔面积、气孔周长、栅栏组织和海绵组织厚度均变小,细胞间隙变大,叶片变薄;Pn日变化呈“单峰”型曲线,无光合“午休”现象;叶片的Pn、Gs、Tr和CE均降低,而Ci均升高,说明是非气孔限制引起Pn降低。白菜型冬油菜在冬前低温条件下发生了光抑制现象,表现为Fm和Fv/Fm下降,Fo上升。 (4)白菜型冬油菜在冬前低温条件下的叶片气孔密度越大、气孔面积越大、气孔周长越长、叶片及栅栏组织和海绵组织越厚,光合能力越强,地上部生长越旺盛,品种抗寒性越差。 (5)综述了植物生长调节剂在农作物生长发育、酶活性、渗透调节物质、膜系统、光合作用、产量和品质等方面的研究应用。 (6)在大田种植条件下,当气温为-10℃时,陇油7号幼苗叶片净光合速率(Pn)、瞬时光能利用率(LUE)、瞬时羧化效率(CE)和瞬时水分利用效率(WUE)最低依次为0.40 μmol·CO2m-2·s-1、0.3216μmolCO2mmol-1、0.0010 molCO2m-2.s-1和2.2015 μmolCO2 mmol-1H2O,稳态荧光产量(Fs)、光适应下最大荧光(Fm')和PSII电子传递速率(ETR)最低依次为63.2、85.4和0.8375。 (7)在-6℃低温条件迫下,抗寒性不同的白菜型冬油菜陇油6号、陇油7号、陇油8号、陇油9号、天油4号和天油7号幼苗叶片叶绿素荧光参数启动过程快慢为：超强抗寒品种＞强抗寒性品种＞抗寒品种,因此白菜型冬油菜荧光启动越快,抗寒性越强;叶绿素荧光参数 Fs,φPSIIR,NPQ,ETR、Fm'和Fo'启动过程的快慢可用于白菜型冬油菜幼苗抗寒性准确、无伤害的鉴定指标,其中Fs、φPSIIR、Fm'为最敏感的指标,补光后,Fs下降并到达稳定状态的时间越短,Fm'降幅越小,φPSIIR越大,品种越抗寒。 (8)研究了冬油菜内源ABA含量变化与其抗寒性的关系。随着温度的降低,内源ABA含量明显升高,且抗寒性强的品种含量高于抗寒性较弱的品种。ABA含量的升高导致叶绿素含量的变化,这种作用使白菜型冬油菜叶绿素含量低于甘蓝型冬油菜,使白菜型冬油菜枯叶期提前。枯叶期提前和低温胁迫后ABA含量升高是白菜型冬油菜抗寒性强于甘蓝型冬油菜的主要原因。 4、创见与创新 (1)明确了冬油菜光合和叶绿体荧光对低温胁迫响应的特征。 (2)明确了低温胁迫下冬油菜光合和荧光参数与叶绿体psb基因表达量的关系。 5、历年获奖情况 成果名称：白菜型冬油菜抗逆机理研究;获奖等级：甘肃省高校科技进步奖三等奖;第二完成人：许耀照;主持完成单位：河西学院;授奖部门：甘肃省教育厅。 6、存在的问题 由于课题研究经费限制,从分子机理、光合特性及内源激素等3方面上探究冬油菜抗寒越冬机制。但对低温下白菜型冬油菜叶片和根系蛋白质表达等方面未开展深入试验研究,制约了深入解析白菜型冬油菜耐低温的机制。 |
| 中文关键词 | 白菜型冬油菜 ; 低温胁迫 ; 光系统Ⅱpsb基因 |
| 成果类型 | 基础理论 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S565.4 |
| URL | http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001780278 |
| 来源机构 | 河西学院 |
| 资源类型 | 成果 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243899 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 许耀照. 低温胁迫对白菜型冬油菜光合特性影响和光系统Ⅱpsb基因的分离[Z]. 基础理论,2018. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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