小麦NADP-苹果酸酶与逆境关系的初步研究

摘要

NADP-苹果酸酶在植物体内广泛存在，有多种生理功能，在植物体的代谢中扮演者重要角色。目前关于NADP-苹果酸酶的研究比较分散，缺少对小麦NADP-苹果酸酶与逆境关系的系统性研究，对于不同胁迫处理下小麦NADP-苹果酸酶活性与蒸腾速率、气孔导度、光合速率以及水分利用效率等生理指标之间关系的研究也不多。
　　 本研究主要从胁迫处理小麦幼苗入手，分别测定不同胁迫处理下小麦幼苗叶片和茎中NADP-苹果酸酶活性以及小麦幼苗叶片的蒸腾速率、气孔导度、光合速率和水分利用效率，通过统计学分析，确定酶活性与各生理指标之间是否有紧密的联系。在此基础上，我们还研究了NADP-苹果酸酶基因NADP-ME1和NADP-ME2在不同胁迫处理的小麦叶中表达模式以及在小麦幼苗叶、茎和根中的表达模式。通过研究我们发现小麦幼苗叶片和茎中的NADP-苹果酸酶对各种胁迫都表现出了不同的响应，并且叶片中酶活性的变化明显，在PEG、NaCl以及植物激素ABA和SA的胁迫处理下，小麦幼苗叶片和茎中NADP-苹果酸酶活性先增加后降低，在黑暗和冷(4℃)胁迫处理下NADP-苹果酸酶活性一直升高，且叶片中的酶活性均高于对照。在植物激素ABA和SA，以及PEG、NaCl、黑暗和冷(4℃)胁迫处理下，小麦幼苗叶片的蒸腾速率、气孔导度以及光合速率均表现出不同程度的下降。而各种胁迫对叶片的水分利用效率影响比较复杂，在PEG胁迫处理中，叶片的水分利用效率先上升后下降，与对照差异显著，与酶活性之间具有极显著的正相关性。在小麦幼苗单株水分利用效率实验中，发现在PEG胁迫处理下，单株水分利用效率最高，与对照差异极显著；NaCl胁迫处理对幼苗单株水分利用效率基本没有影响。表达模式分析表明NADP-苹果酸酶基因NADP-ME1和NADP-ME2在小麦幼苗的叶、茎和根中组成性表达，其中根中的含量最低，叶中含量最高。同时，NADP-苹果酸酶基因在分子水平上对SA、ABA、PEG、NaCl、黑暗和冷胁迫做出了不同的响应。在黑暗胁迫处理下，检测不到NADP-ME2基因的表达，表明该基因可能是属于光反应基因。最后通过筛选获得了转NADP-苹果酸酶基因的抗性苗，为以后的研究奠定了很好的基础。