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一氧化氮(NO)是一种重要的氧化还原信号分子,参与植物对多种非生物胁迫的响应。适宜浓度的外源NO可以缓解植物受到重金属胁迫引起的植物光合速率的下降,在一定程度上提高植物光合速率,但铜胁迫及添加外源NO缓解铜胁迫对植物光合作用的影响机理尚不明确。本研究采用水培法培养小白菜,测定铜胁迫及添加外源NO缓解铜胁迫时小白菜光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数等参数的变化情况;同时利用RT-PCR技术克隆小白菜光合碳同化相关的重要酶对应基因序列,对其进行生物信息学进行分析,并利用实时荧光定量PCR技术检测这些基因在铜胁迫及添加外源NO缓解铜胁迫后在不同处理时间的表达变化,为进一步了解铜胁迫对小白菜光合作用的抑制机理及外源NO对铜胁迫下小白菜光合作用的缓解机理提供一定的理论依据。研究结果如下:1外源NO对铜胁迫下小白菜叶片光合参数的影响外源NO可以提高铜胁迫下小白菜叶片的光合活性。铜胁迫(200μmol·L-1)4天时小白菜叶片的Pn、Gs、Tr等显著降低,而Ci值却升高,且随着胁迫时间的延长至8、12天时该趋势维持不变。在铜胁迫的同时施加外源NO供体SNP(300μmol·L-1)可以在一定程度上提高小白菜叶片的Pn、Gs、Tr,降低Ci。2外源NO对铜胁迫下小白菜叶绿素含量的影响外源NO可以在一定程度上缓解铜胁迫引起的小白菜叶绿素含量的下降。铜胁迫4天后小白菜叶片中的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b的含量及叶绿素a/b的值均出现显著的下降,且随着胁迫时间的延长叶绿素含量继续下降。外源NO处理可以显著提高铜胁迫下小白菜叶片叶绿素含量,但仍低于CK处理,且外源NO的缓解效果随着铜胁迫时间的延长而减弱。3外源NO对铜胁迫下小白菜叶绿素荧光参数影响外源NO可以缓解铜胁迫对小白菜PS Ⅱ供体侧OEC的破坏,维持其活性处于一定水平;并减轻铜胁迫对小白菜PS Ⅱ受体侧电子从QA-向QB传递过程的抑制,降低热耗散,提高PSⅡ原初光化学转化效率,更好的为光合碳同化过程提供其固定碳所需的能量。铜胁迫4天后,小白菜叶片中的PIABS、ΨEo、ΨPo、ΨO、ABS/CS、TRo/CS、ETo/CS、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC 等荧光参数与 CK 相比出现不同程度的下降,且随胁迫时间延长上述荧光参数下降加剧。铜胁迫下施加外源NO时,上述指标的下降得到一定的缓解,但仍低于CK处理。VJ、Wk、Mo、DIo/CS、DIo/RC等荧光参数在铜胁迫4天后上升,且随着铜胁迫时间的延长继续升高,在铜胁迫的基础上施加外源NO时上述指标的上升受到抑制。4小白菜光合碳同化过程相关基因的克隆及分析(1)小白菜rbcL基因开放阅读框的cDNA序列,长度为1461bp,编码486个氨基酸。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列与同为十字花科的花椰菜、拟南芥亲缘关系较近。(2)小白菜rbcS基因开放阅读框的cDNA序列,长度为546bp,编码181个氨基酸。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列,与油菜、芜菁的亲缘关系较近。(3)小白菜RCA基因开放阅读框的cDNA序列,长度为1314bp,编码437个氨基酸,N端具有58aa的叶绿体转移肽。进化树分析的结果表明,该基因与甘蓝、拟南芥的亲缘关系较近。(4)小白菜cpTPI基因开放阅读框cDNA序列,长度为939bp,编码312个氨基酸。亚细胞定位于叶绿体基质中。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列与同为十字花科的油菜亲缘关系较近。(5)小白菜cpFBA基因开放阅读框cDNA序列,长度为1200bp,编码399个氨基酸。亚细胞定位于叶绿体基质中。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列与芜菁、拟南芥的亲缘关系较近。(6)小白菜cpFBPase基因开放阅读框cDNA序列,长度为1239bp,编码412个氨基酸。亚细胞定位于叶绿体类囊体膜上。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列与油菜、拟南芥的亲缘关系较近。(7)小白菜SBPase基因开放阅读框的cDNA序列,长度为1182bp,编码393个氨基酸。亚细胞定位于叶绿体基质中。进化树分析结果显示,该基因推导的氨基酸序列与拟南芥的亲缘关系较近。5外源NO对铜胁迫下小白菜光合碳同化途径相关基因表达的影响铜胁迫会在不同程度上抑制上述光合碳同化过程相关基因的表达,而外源NO可以在不同程度上提高铜胁迫下小白菜叶片中的上述基因的表达量。结果显示铜处理4天时叶片中rbcL基因表达量升高,但随着胁迫时间延长至8、12天时,小白菜叶片中该基因的表达量呈现下降趋势。其他六个基因在受到铜胁迫4天时,出现不同程度的下调表达,且随着铜胁迫时间的延长表达量继续下降,但下降幅度减小。在铜胁迫的同时,施加外源NO,各基因的下降得到不同程度的缓解。添加外源NO后rbcL、rbcS、cpTPI基因的表达量得到大幅度提高,甚至高于CK处理,与单独铜胁迫处理相比,RCA、cpFBA、cpFBPase、SBPase基因的表达量有所提高,但是仍低于CK处理。