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甜菜碱提高植物光合作用对逆境抗性机理的研究认领

被引量： 1

作者：

杨兴洪

学位授予单位：

中国科学院植物研究所

摘要：

从菠菜中克隆甜菜碱醛脱氢酶(betainealdehydedehydrogenase，BADH)基因并转化烟草，研究转基因烟草光合作用对高温和盐胁迫等环境胁迫的抗性机理，利用外源甜菜碱研究在正常条件下对植物光合作用的影响以及在盐胁迫下外源甜菜碱对玉米幼苗光合作用的保护机理。主要结果如下：转BADH基因烟草中能合成甘氨酸甜菜碱，合成的甜菜碱主要积累于叶绿体中。转BADH基因烟草提高了对高温胁迫的抗性，在中度高温胁迫下，转基因烟草生长和光合作用对高温的抗性增强。中度高温胁迫下，转基因烟草光合作用的维持是由于甜菜碱对Rubisco活化酶的保护作用。在中度高温胁迫下，甜菜碱通过维持Rubisco活化酶的活化态以及阻止Rubisco活化酶由可溶性间质向类囊体的聚集，从而维持了Rubisco活化酶的活性，进而维持了CO2的同化。在严重高温胁迫下，烟草光系统Ⅱ受到影响，转BADH基因烟草通过提高体内抗氧化酶系统的功能，减轻了高温胁迫对光合机构造成的活性氧伤害，高温胁迫下转基因烟草体内抗氧化酶如SOD、APX、GR等酶活性明显高于野生型。在高温胁迫下，证明了甜菜碱对光系统Ⅱ的保护作用主要在氧化侧，严重高温胁迫下，转基因烟草维持较高的PSII活性。转BADH基因烟草提高了对盐胁迫的抗性，盐胁迫下转基因烟草光合作用的维持与盐胁迫下转基因烟草较高的气孔导度和抗氧化酶活性的提高有关。外源甜菜碱在正常的非胁迫条件下对植物的生长有促进作用，而这一作用与光合速率的提高有关。通过对气孔导度、光合碳同化关键酶以及叶绿素荧光分析证明，甜菜碱对光合作用的促进与气孔导度的提高有关，同时甜菜碱提高了光系统Ⅱ的实际光化学效率。外源甜菜碱提高了盐胁迫条件下植物的抗性，抗盐性的提高与盐胁迫下甜菜碱对气孔导度的提高以及维持较高的光系统Ⅱ光化学活性有关。

摘要译文

关键词：

转基因烟草; 甜菜碱; 高温胁迫; 盐胁迫; 光合作用; 甜菜碱醛脱氢酶

学位年度：

2005

学位类型：

博士

学科专业：

植物生理学

导师：

卢从明

中图分类号：

S572[烟草（菸草）⑨];Q943.2[植物基因工程]

学科分类号：

090102[作物遗传育种];090103[种子科学与技术]