外源腐胺调节盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能的机理研究

摘要

中国设施土壤次生盐渍化现象普遍存在，导致植株光合效率显著下降，生长发育受到抑制，严重影响设施作物的产量和品质。多胺(PAs)作为植物生长活性调节物质，能够有效缓解盐胁迫对植物光合效率的抑制。研究发现外源腐胺(Put)主要通过调节黄瓜叶片过剩激发能的耗散，从而避免过剩激发能积累诱导光合器官产生氧化伤害以及光化学效率的降低。然而，对于Put如何调节过剩激发能耗散以缓解盐胁迫下黄瓜幼苗光化学效率抑制的具体机制仍不清楚。为此，本试验以盐敏感型黄瓜品种‘津优4号’为试材，采用营养液栽培方式，研究外源Put对盐胁迫下黄瓜叶片过剩激发能耗散、叶绿素代谢途径、LHCⅡ组分蛋白及其编码基因表达、LHCⅡ上内源多胺含量的影响，以期揭示Put缓解盐胁迫下黄瓜幼苗光化学效率抑制的光保护机制，为利用外源多胺促进设施作物生育和增强抗逆性提供理论依据。主要研究结果如下: 1.喷施8mM Put显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片的NPQ、类囊体膜的质子梯度(qE)以及能量耗散的状态转换(qT)水平，并有效缓解了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片囊体膜叶绿素捕光能力和受激发能力的降低。说明外源Put有效地促进盐胁迫下黄瓜幼苗叶片的过剩光能耗散，这种耗散能力在长期的盐胁迫过程中主要依赖于类囊体膜质子梯度qE与状态转换qT的能量耗散。 2.盐胁迫处理第7天叶绿素合成的前体物质中δ-氨基酮戊酸(ALA)、胆色素原(PBG)和尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)含量显著增加，而原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-ProtoⅨ)、原叶绿素酸(Pchl)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)含量显著降低。外源Put促进UroⅢ向ProtoⅨ的转化，缓解了盐胁迫下叶绿素水平的降低。此外，Put处理降低了尿卟啉原Ⅲ合酶、叶绿素酶和脱镁螯合酶的活性，下调了谷氨酰-tRNA还原酶、5-氨基乙酰丙酸脱水酶、尿卟啉原Ⅲ合酶、尿卟啉原Ⅲ脱羧酶和叶绿素a加氧酶的转录水平，但显著增加了叶绿素b还原酶、脱镁叶绿酸a加氧酶、红色叶绿素代谢物还原酶的转录水平。表明Put通过调节代谢路径中关键酶活性及其转录水平来调控叶绿素代谢的正常运转。 3.盐胁迫第7天显著降低了类囊体蛋白复合物及其亚基蛋白的含量，叶面喷施Put可有效缓解盐胁迫对类囊体蛋白复合物LHCⅡ单体和三聚体的降解。免疫印记分析表明，Put显著提高盐胁迫下黄瓜类囊体膜上D1、D2及Lhcb4蛋白的表达水平，而显著下调了盐胁迫下Lhcb3蛋白的表达水平。同时，Put显著上调盐胁迫处理前期(6h)的黄瓜幼苗Lhcb1-6的基因表达水平，胁迫24h后下调Lhcb的基因表达水平，其中，盐胁迫第7天对Lhcb1、Lhcb3、Lhcb5的下调比较显著。结果表明，叶面喷施Put能够促进PSⅡ蛋白的合成，缓解类囊体蛋白复合物的降解，稳定类囊体膜结构，从而提高盐胁迫下黄瓜幼苗的光化学效率及盐胁迫耐性。 4.盐胁迫处理第3天，黄瓜LHCⅡ三聚体上总的结合态多胺含量显著高于对照水平，而单体上总的结合态多胺水平低于对照水平;盐胁迫处理第7天时，无论单体或三聚体LHCⅡ的结合态多胺水平均低于对照。此外，盐胁迫增强了黄瓜幼苗叶片转谷氨酰胺酶(TGase)的活性。Put能够进一步提高盐胁迫下黄瓜幼苗叶片TGase的活性及黄瓜幼苗叶片LHCⅡ三聚体和单体上内源游离态及结合态多胺含量。说明外源Put可诱导类囊体膜上内源多胺含量的增加，影响LHCⅡ上不同形态内源多胺之间的转化。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章文献综述

第一节盐胁迫对植物热耗散的影响

1 热耗散

2盐胁迫对植物光系统的影响

3盐胁迫对热耗散能力的影响

第二节高等植物LHCⅡ调节过剩能量耗散的机制

2 PSⅡ-LHCⅡ超复合体的形成

3 LHCⅡ与能量耗散调节

4叶绿素代谢参与LHCⅡ调控

第三节多胺参与LHCⅡ调控

第二章外源腐胺对盐胁迫下黄瓜热耗散能力和类囊体膜光谱的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．1 外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片最大光化学效率的影响

2．2 DTT处理对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片叶绿素荧光参数的影响

2．3外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗NPQ组分的影响

2．4外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片室温吸收光谱的影响

2．5外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片室温荧光发射光谱的影响

3 讨论

第三章外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿素代谢的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．1外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片叶绿素含量的影响

2．2外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿素合成前体物质含量的影响

2．3外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿素相关酶活性的影响

2．4外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿素相关酶转录水平的影响

3讨论

第四章外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗类囊体膜LHCⅡ蛋白组分及编码基因的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．1 外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗类囊体膜PSⅡ核心蛋白及LHCⅡ蛋白的影响

2．2外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗类囊体膜蛋白复合体的影响

2．3外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗LHCⅡ基因表达的影响

3讨论

第五章外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗LHCⅡ上内源多胺含量的影响

1材料与方法

1．1材料与处理

1．2测定方法

2结果与分析

2．2外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗LHCⅡ单体及三聚体上多胺含量的影响

2．3 外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗LHCⅡ单体及三聚体上总多胺含量的影响

2．4外源腐胺对盐胁迫下黄瓜幼苗转谷酰胺酶活性的影响

3 讨论

全文结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢