【摘 要】
:
光能过剩时,植物的光合机构面临被光氧化破坏的危险,在长期的进化过程中,植物已经形成了一系列的防御光损伤的方法,称为‘光破坏防御’。因部分类黄酮化合物有滤光和清除活性氧的作用,研究者普遍认为它们在光破坏防御中发挥作用。然而类黄酮化合物种类丰富,是否所有类黄酮化合物都具有光破坏防御作用仍不清晰。花色苷是类黄酮的重要亚家族,它们在光破坏防御中的作用也一直存有争议。因此,在本研究中,我们以三个改变类黄酮化
【基金项目】
:
国家重点研发计划(编号:2018YFD1000200); 国家自然科学基金项目(编号:31972366);
论文部分内容阅读
光能过剩时,植物的光合机构面临被光氧化破坏的危险,在长期的进化过程中,植物已经形成了一系列的防御光损伤的方法,称为‘光破坏防御’。因部分类黄酮化合物有滤光和清除活性氧的作用,研究者普遍认为它们在光破坏防御中发挥作用。然而类黄酮化合物种类丰富,是否所有类黄酮化合物都具有光破坏防御作用仍不清晰。花色苷是类黄酮的重要亚家族,它们在光破坏防御中的作用也一直存有争议。因此,在本研究中,我们以三个改变类黄酮化合物含量的Md PGT2过表达、Md FLS沉默和Md MYB10过表达的苹果转基因植株为试验材料,探究在强光胁迫下类黄酮化合物在光破坏防御中的作用机制。主要研究结果如下:1.类黄酮合成路径受强日光胁迫调控。长期弱光适应的‘GL-3’苹果苗在突然接受强日照曝光后,转录组测序结果表明类黄酮代谢路径相关基因显著富集。结合化合物含量分析发现,以根皮苷为代表的二氢查尔酮类化合物的合成对曝光不响应。黄酮醇化合物中槲皮素-3-O-半乳糖苷和槲皮素-3-O-葡萄糖苷的合成随着曝光而显著上升,但槲皮素-3-O-木糖苷、槲皮素-3-O-阿拉伯糖苷和槲皮素-3-O-鼠李糖苷对曝光处理不响应。花色苷合成响应曝光处理,可见光处理没有改变叶片中类黄酮化合物的含量。2.二氢查尔酮不参与光破坏防御。过表达Md PGT2导致‘GL-3’中三叶苷大量积累,利用此材料进行苹果二氢查尔酮含量在光破坏防御中的探究。二氢查尔酮含量上升没有影响苹果植株的光合作用、反射光谱、气孔表型、叶绿素含量、叶黄素循环以及酶促和非酶促抗氧化系统。室内不同光质及田间强光处理后,过表达Md PGT2的PSII最大量子效率(Fv/Fm)与野生型无明显差异。此外,转录组测序的差异基因富集分析表明二氢查尔酮的积累不影响光合相关基因的表达,但主要是改变了内质网途径中的蛋白质加工。3.黄酮醇的积累不影响苹果叶片的光破坏防御。与野生型‘GL-3’相比,沉默Md FLS的转基因植株的黄酮醇含量显著下降。转基因株系叶片的平铺细胞和气孔变大,转录组测序中有许多差异基因与激素信号相关。然而,转基因植株叶片在光合作用、反射光谱、叶绿素含量、叶黄素循环以及酶促和非酶促抗氧化系统等方面与野生型没有显著区别。室内及田间强光处理下,转基因及野生型叶片的Fv/Fm无明显差异。4.花色苷参与光破坏防御,但作用机制复杂。过表达Md MYB10导致‘Galaxy Gala’叶片中过量积累花色苷从而呈现红色。花色苷积累的转基因叶片对蓝绿光的吸收增加,但叶绿素a/b的值、光合速率、卡尔文循环关键酶的活性、山梨醇和蔗糖等光合产物的积累量均下降,表现出阴生植物的特性。野生型与转基因株系的转录组分析发现,与光合作用相关的基因没有在差异基因中富集,但碳氮代谢路径相关基因被显著富集。代谢组学分析发现,除谷氨酰胺和天冬酰胺的含量在转基因株系中更高外,碳氮代谢路径的化合物含量在转基因株系中普遍降低。与野生型相比,转基因植株叶片中的叶黄素循环能力保持不变,超氧化物歧化酶和谷胱甘肽还原酶的活性以及抗坏血酸和谷胱甘肽的含量都显著降低。室内不同光质强光处理下,转基因叶片在白光、绿光和蓝光胁迫下的光抑制程度更轻,在红光胁迫下则更重。转基因植株和野生型在UV-B和UV-A强光处理下的Fv/Fm值没有区别。田间强光处理下,与野生型对比,转基因植株叶片的光抑制程度没有得到减轻,但转基因枝条的光抑制程度显著较轻。以上结果表明,花色苷积累一方面可以减少植株对可见光的吸收,降低照射到叶绿体的光强,从而起到保护植物免受强光伤害的作用;另一方面,花色苷积累对光合作用的下调则降低了叶片对吸收光能的耗散能力,对叶片的光破坏防御起到负面作用。综上所述,苹果叶片类黄酮合成代谢路径响应强日光胁迫。二氢查尔酮合成对强日光胁迫不响应,且二氢查尔酮含量的升高对苹果叶片的光破坏防御没有影响。苹果叶片中黄酮醇合成响应强日光胁迫,但黄酮醇含量的高低对苹果叶片的光破坏防御不起作用。苹果叶片中花色苷合成响应强光胁迫且参与光破坏防御,但其对光破坏防御的最终贡献取决于花色苷通过滤光减轻光强的正向作用和其降低光合能力的负面作用之间的动态平衡。
其他文献
近年来,伴随着公共管理改革的不断深入和人民生活水平的日益提高,公众对住房公积金贷款提出更高的要求。当前住房公积金贷款管理流程中存在许多不足,比如住房公积金贷款受理效率低下、贷款条件设置不够精细、贷款额度无法满足中低收入群体的购房资金需求等,需要进一步完善优化。在当前形势下,为实现住房公积金贷款的可持续发展,必须优化住房公积金贷款管理流程,提升公共服务效率,促使住房公积金贷款充分发挥社会保障作用。本
目的 探究真空辅助旋切(VAE)治疗乳腺良性叶状肿瘤(PTB)的疗效及局部复发的相关因素。方法 回顾性分析116例乳腺良性叶状肿瘤患者的临床资料,根据患者手术方式进行分组,进行真空辅助旋切治疗的患者为观察组(n=74),进行常规局部切除手术的患者为对照组(n=42)。比较两组患者手术指标(手术时间、切口长度、术中出血量)、术后并发症情况差异。两组患者均随访,根据患者是否局部复发进行分组,分为复发组
小麦是世界重要粮食作物,其产量、品质和抗病性等都是育种家关注的重点,是保证全球“粮食安全”的基础。随着全球人口不断增加,对小麦的需求也将持续增长,使得提高粮食产量成为实现全球粮食安全的一项紧迫任务。小麦产量相关性状属于典型数量性状,多基因控制且受环境影响较大,基因与环境互作会导致数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)在不同环境条件下表现不稳定,因此,挖掘环境稳定的Q
小麦(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的粮食作物之一,为人类粮食安全提供了重要保障。随着气候变暖,干旱、高温、冷害等极端天气频繁出现,严重制约小麦生产的高效可持续发展,选育高产抗逆小麦品种是应对这些逆境的重要策略。要加速育种进程,就需要建立高通量的表型分析技术,准确快速测量小麦的性状以充分了解植物-环境相互作用,特别是小麦对非生物胁迫的响应。不同表型技术适用的性状,测量方法
杂种优势利用是提高作物产量的重要途径。不育基因和可用不育系的稀缺,使得杂交小麦的生产规模和应用推广面积较少,全球杂交小麦的种植面积不到小麦总种植面积的1%。目前提高小麦产量仍依赖于传统的育种方法,杂种优势利用在小麦遗传与育种领域尚未实现重大突破。细胞质雄性不育的发展为小麦杂种优势利用提供了动力。目前正在探索温敏不育基因和细胞质雄性不育在小麦中的应用前景。为了研究小麦温敏细胞质雄性不育诱导过程中调控
近年来,我国经济持续快速发展,人们的物质生活得到了极大的改善,随之而来的是人民日益增长的精神文化需求。公共文化服务的发展与建设面临新的挑战,而作为公共文化服务的一个重要组成部分的公共图书馆担起了时代的重任。公共图书馆不断突破传统模式,与新时代高新技术手段相适应,为公民提供更加优质的公共文化服务。“城市书房”是近年来公共图书馆在改革创新的实践中逐渐发展出的一种新概念城市公共阅读空间。因其形式环境优雅
十字花科芸薹属包含许多蔬菜作物和油料作物,其中白菜(Brassica rapa)是代表性蔬菜作物,甘蓝型油菜(B.napus)是代表性油料作物。近年来,全球气候持续恶化,高温、干旱等非生物胁迫灾害频频发生,严重影响白菜和油菜的产量和品质。培育抗热和抗旱品种是缓解非生物胁迫,提升作物产量品质的主要途径。在模式植物拟南芥中,micro RNA398a(mi R398a)通过沉默靶基因CSD(COPPE
<正>课题背景在青少年的学习生涯中,体育教学介入的最终目的在于增强体魄、磨炼意志、提升自我抗压能力。在笔者所参与的高校体育教学课题中,通过在高校建设高水平的校园足球队以及开展高校足球教学,能够有效提升大学生的身体素质和健康水平,减轻学生在学业和生活等方面的心理压力,提高其心理健康素质。
苹果(Malus×domestica Borkh.)作为最具代表性的温带水果之一,不仅具有极高的营养价值,而且具有重要的文化属性和经济价值。目前,我国苹果种植面积和产量均居世界首位,是名副其实的苹果生产大国。然而我国却并非苹果生产强国,我国仍然面临着主栽品种单一、缺乏优良矮化砧木等问题。我国苹果产业的高质量发展离不开优良的矮化砧木,而现有的苹果矮化砧木普遍存在抗性较弱的问题,加快矮化砧木的遗传改良