论文部分内容阅读
干旱胁迫是重要的非生物胁迫之一,严重制约着作物产量。大量研究表明硅在提高植物抗旱性方面有重要作用。之前的研究主要集中在植物生理生化水平上,而通过硅改变作物类囊体膜蛋白组分以改善光合性能的研究相对比较少见。本研究以高产杂交稻“两优培九”为材料,利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,研究施加硅对PEG胁迫下两优培九幼苗光合荧光特性、类囊体膜结构与组分及生理的影响,为阐明硅提高水稻抗干旱胁迫的生理生化与分子机制及为合理利用硅肥提供理论依据。研究结果如下:(1)外源硅对水稻光合荧光特性的影响干旱胁迫下水稻幼苗株高较矮,叶色失绿,萎蔫严重,施硅则明显缓解了 PEG胁迫下叶片的萎蔫程度。对光合色素含量的测定发现施加硅可提高干旱胁迫下水稻幼苗的光合色素含量。叶绿素荧光诱导动力学曲线分析显示连续的干旱响应,发现PSI与PSII存在紧密的相互作用逆境防御策略。干旱胁迫下OJIP曲线中K点的出现说明水稻放氧复合体受到损伤,反应电子传递能力的ET0/RC、ET0/CS0、φEo等参数的降低说明光系统间的电子传递环节受到强烈抑制,而加硅处理可减轻对光系统的损伤。(2)外源硅对水稻类囊体膜蛋白复合物的影响利用蓝绿温和胶电泳技术对干旱胁迫及加硅处理的水稻幼苗类囊体膜蛋白进行分离,并分析类囊体膜蛋白复合物含量的变化,结果发现加硅处理可缓解干旱胁迫对类囊体的损伤,缓解类囊体膜上超级复合物、PSI和LHCI、PSI核心复合物、F1-ATP合酶复合体&Cytb6/f复合体、PSII核心复合体、LHCII3和LHCII1等膜蛋白复合物的降解,提高类囊体膜的稳定性。利用二向BN-SDS-PAGE技术对不同处理组的差异蛋白进行分析,在CK-PEG处理组成功鉴定出41个差异蛋白点中的23个,与CK相比,PEG处理组中有21个蛋白点下调,仅2个蛋白点上调。在PEG-PEG+Si处理组成功鉴定出30个差异蛋白点的21个,与PEG相比,PEG+Si处理组中14个蛋白点上调,7个蛋白点下调。鉴定成功的蛋白点大部分是与光合相关的蛋白,还有与色素合成及能量代谢有关的蛋白。其中Cytb6/f铁硫亚基、PSII CP47蛋白、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、ATP合酶CF1β亚基和胡萝卜素去饱和酶等蛋白点在PEG处理组中下调,说明干旱胁迫使水稻的光合能力和碳同化能力下降,影响了水稻的色素合成。在PEG+Si处理组中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、PSI-PsaO亚基、PSII CP47蛋白、ATP合酶CF1β亚基等蛋白点与PEG处理相比上调,说明加硅处理可缓解干旱胁迫对光系统的损伤。(3)外源硅对水稻幼苗生理生化特性的影响干旱胁迫抑制了水稻的生长,使地上部物质积累减少,但根系物质积累却高于对照,加硅处理可减轻干旱对水稻生长的抑制作用,增加地上部和根系的物质积累,增加水稻幼苗叶片的相对含水量,降低渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸、超氧阴离子自由基(O2-)、膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的积累。施硅降低了干旱胁迫下水稻幼苗过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,增加了过氧化氢酶(CAT)的活性,减少了抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)的积累。