摘要
小麦是我国第二大粮食作物,其产量的丰欠直接影响人民生活水平和国民经济发展。然而,在生长季节小麦常常遭遇干旱胁迫,影响生长发育和产量形成。本文研究了外源NO(一氧化氮)供体SNP(硝背纳)对干旱胁迫下小麦叶片的抗氧化活性及叶绿体基因psbA表达影响,以期寻求提高小麦耐旱性的新途径,为降低干旱造成的危害和获取稳产提供理论依据。 试验于河南农业大学科教园区进行,土壤为潮土,设置沙培和盆栽2组试验,以豫麦949(高产中等抗旱)、峡麦5号(抗早性强)为材料。沙培试验于幼苗五叶期、盆栽试验于灌浆期(开花后20天)进行试验处理。以正常水处理(CK)为对照,设PEG(干旱)、PEG+NO(干旱+硝普钠)、PEG+ABA(干旱+脱落酸)三个处理,分别喷蒸馏水、SNP(0.75mmol·L-1)、ABA(0.5mmol·L-1)48小时(h),然后进行根际干旱胁迫72h,盆栽取旗叶、苗期取相应部位的叶片进行生理生化指标测定和RT-PCR(半定量-聚合酶链反应)试验,主要的试验结果如下: 1.干旱胁迫下两个不同抗旱性小麦品种的抗氧化酶活性的差异 峡麦5号的SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、APX(抗坏血酸过氧化物酶)活性、MDA(丙二醛)含量和光合色素含量都比豫麦949的高。在干旱条件下,峡麦5号的SOD、CAT和APX活性变化幅度要小于豫麦949,说明,这说明高抗品种比高产低抗品种存在较强的生理生化调节系统,这种系统使高抗品种受干早胁迫的伤害程度小于高产低抗品种。 2.外源NO对干旱胁迫下小麦抗氧化酶系统和细胞膜透性的调节 与CK相比,PEG处理植株冈造成渗透胁迫,O2-(氧自由基)含量增加,SOD、CAT的活性和光合色素含量降低,MDA含量、pro(脯氨酸)含量和APX活性升高。而PEG+NO处理,两个小麦品种叶片的SOD、CAT活性和光合色素含量都得到显著提高,MDA、pro含量和APX酶活性降低,说明NO对不同抗早性两个小麦品种的抗氧化酶系统和细胞膜透性具有同样的调节作用,表明在干旱胁迫下,外源NO抑制了小麦体内自由基的产生速率,增强了麦苗的活性氧清除能力,减少O2-积累,对干旱胁迫造成的膜脂过氧化作用有明显的缓解作用。 3.外源NO和ABA对干旱胁迫下小麦叶片中psbA基因表达水平的调节 本实验利用聚合酶链反应(Polymerasechainreaction)对小麦叶绿体的psbA基因进行特异性扩增。峡麦5号PEG处理的叶绿体.psbA基因表达量明显降低,说明干旱胁迫将导致D1蛋白合成受阻。而PEG+NO、PEG+ABA处理显著提高了峡麦5号叶绿体psbA基因在干旱胁迫下的表达量,说明NO和ABA可诱导D1蛋白的大量有效合成,增强植物光合机构的抗逆能力。而豫麦949所有处理的叶绿体psbA基因的表达量没有明显变化,推测与生育前期受自然干旱灾害的影响有关。 上述研究结果表明,干旱胁迫时,膜质过氧化程度升高,细胞膜透性被破坏,叶绿素含量及光合酶活性下降,导致D1蛋白合成受阻,同时干旱使RNA酶活性增加,与psbA基因转录相关的转录因子和结合蛋白受到不同程度的破坏及其构象改变,导致psbA基因表达量降低。而NO和ABA处理可以有效缓解膜脂过氧化程度,保护细胞膜透性,提高干早胁迫下叶绿素含量,提高叶绿体psbA基因的表达水平,诱导D1蛋白合成,增强植物抗逆能力。
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