高溫脅迫是限制作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子。光合作用是對(duì)高溫最為敏感的代謝過(guò)程之一。植物光系統(tǒng)II(PSⅡ)是高溫等多種脅迫傷害的關(guān)鍵部位,D1蛋白的正常周轉(zhuǎn)是維持PSⅡ反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)和功能所必需的。植物為了適應(yīng)逆境脅迫,進(jìn)化出多種應(yīng)對(duì)非生物脅迫的機(jī)制,比如積累甜菜堿(GB)等。甜菜堿作為相容性物質(zhì),能夠提高植物抗逆性。因此,研究高溫脅迫下甜菜堿對(duì)D1蛋白周轉(zhuǎn)的影響,將闡明甜菜堿提高光系統(tǒng)II耐熱性的作用機(jī)制,具有重要的科學(xué)意義。本研究以野生型番茄和轉(zhuǎn)cod A基因番茄為實(shí)驗(yàn)材料,探究高溫脅迫下甜菜堿對(duì)番茄D1蛋白周轉(zhuǎn)的影響。主要結(jié)果如下:(1)高溫脅迫下,同野生型番茄相比,轉(zhuǎn)cod A基因番茄維持了較高的光合速率(Pn)和PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)。(2)高溫脅迫下,轉(zhuǎn)cod A基因番茄維持了較高的D1蛋白從頭合成相關(guān)基因(psb A、hcf173和hcf244)和D1蛋白降解相關(guān)基因(Fts H2、Deg5和Deg8)的表達(dá)量,加快了D1蛋白的周轉(zhuǎn)。另外,甜菜堿能夠減輕高溫對(duì)D1蛋白的損傷,維持了較低的磷酸化D1蛋白含量。(3)高溫脅迫下,轉(zhuǎn)cod A基因番茄通過(guò)維持較高的抗氧化酶活性和較高的抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)量,減少活性氧(ROS)的積累,減輕ROS對(duì)D1蛋白從頭合成的抑制,從而維持了較高的D1蛋白含量。(4)高溫脅迫下,轉(zhuǎn)cod A基因番茄通過(guò)維持較高的HSP70含量,提高了轉(zhuǎn)基因番茄的耐熱性。(5)高溫脅迫下,轉(zhuǎn)cod A基因番茄維持了PSⅡ復(fù)合物的穩(wěn)定性。以上結(jié)果表明,甜菜堿能夠減輕高溫對(duì)D1蛋白的損傷,維持D1蛋白的穩(wěn)定性。高溫脅迫下,在D1蛋白降解方面,甜菜堿能夠維持較高的Fts H和Deg的表達(dá),及時(shí)將受損的D1蛋白降解。在D1蛋白的從頭合成方面,甜菜堿能夠維持較高的psb A的表達(dá),同時(shí)甜菜堿還能夠抑制ROS的過(guò)量積累,減輕ROS對(duì)D1蛋白翻譯過(guò)程的抑制,從而加快D1蛋白的從頭合成。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S641.2
【部分圖文】：

高等植物中psbA基因的表達(dá)調(diào)控（Muloetal.,2012）

D1蛋白的從頭合成（Luetal.,2016）

高溫處理對(duì)野生型番茄和轉(zhuǎn)基因番茄光合速率和Fv/Fm的影響

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2811328