摘要
全球气候变暖使高温天气持续时间更长，对农作物生产造成严重影响。植物光合作用对高温胁迫极其敏感，高温胁迫会破坏植物的光合作用。因此，通过研究在高温胁迫下光合功能缺陷的突变体，以及对指示植物体内光合作用强弱的叶绿素荧光的测定，将有助于揭示植物抗热保护的分子机制，从而促进农业生产。 在本研究中，我们在培养皿里种植拟南芥，6天后，利用叶绿素荧光成像仪测定光系统Ⅱ(PhotosystemⅡ，PSⅡ)最大光化学效率即Fv/Fm值，对拟南芥甲基磺酸乙酯(Ethyl methane sulfonate，EMS)诱变突变体库进行高温敏感突变体的筛选，最终得到三个在30℃高温胁迫生长6天后具有不同高温敏感表型的突变体，分别命名为285-2、315-2、356-3。在22℃下生长的各突变体与野生型的Fv/Fm以及叶色表型基本无异。而30℃高温胁迫处理后，285-2突变体叶片略微黄化，Fv/Fm约为0.5;315-2突变体叶片显著黄化，Fv/Fm约为0.3;356-3突变体子叶显著黄化，Fv/Fm约为0.5;WT叶色无黄化，Fv/Fm约为0.8。 我们进一步综合运用波谱学、类囊体膜蛋白免疫印迹分析、透射电镜观测等方法探究高温胁迫对其光合功能的影响，发现在30℃高温胁迫6天后，285-2、315-2、356-3突变体的光系统Ⅰ(PhotosystemⅠ，PSⅠ)和PSⅡ出现不同程度损伤，光系统有关蛋白复合物含量大量减少。叶绿体超显微结构分析显示，在高温胁迫下，356-3幼苗叶绿体性状由椭圆变成正圆，基粒类囊体膜垛叠松散，连接基粒类囊体膜的基质片层几乎消失，与30℃生长6天的野生型相比，嗜锇颗粒明显增多。 遗传分析表明，356-3高温敏感表型由单基因隐性突变造成。通过图位克隆技术初步基因定位结果得出，该突变基因在拟南芥5号染色体上突变位点的范围为12.96Mbp至19.15Mbp之间。结合全基因组测序结果，分析得到在该区段存在15个候选基因。准确的突变位点需要进一步确定。本工作的完成为进一步克隆356-3突变基因和阐述该基因的功能奠定了基础。
NETL