水分胁迫对转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯抗氧化和叶绿素荧光的影响

来源 :中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心 中国科学院水利部水土保持研究所(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:naughty009
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本实验利用PEG对转铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因甘薯及未转基因甘薯施加干旱胁迫,通过比较两种材料中活性氧含量、丙二醛(MDA)含量、SOD和APX酶活性、细胞质膜相对透性、叶片含水量,以及光合和叶绿素荧光数据,研究水分胁迫下转基因甘薯的抗旱特性,探讨水分胁迫下光合功能变化的机理,主要得到了以下结论:   1.在抗氧化系统方面,水分胁迫下转基因和未转基因甘薯叶片中超氧阴离子、过氧化氢、MDA含量和细胞膜相对透性均与胁迫强度呈正相关,在相同的水分条件下以上指标均为转基因甘薯低于未转基因甘薯;而SOD和APX的活性随水分胁迫程度的加重呈现先增大后减小的趋势,并且在相同的水分条件下,转基因甘薯中酶活性始终大于未转基因甘薯。说明由于转基因甘薯体内较高的SOD和APX活性,加快了清除活性氧的速率,从而减少了有毒活性氧的累积,减轻了细胞的受伤程度,使植株耐旱性增强。   2.在水分与光合方面,水分胁迫下转基因和未转基因甘薯中叶片含水量、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均随水分亏缺程度的增大而减小,胞间CO2浓度(Ci)表现为在15% PEG胁迫下减小,在25% PEG胁迫下增大;在相同水分条件下,转基因甘薯中以上各指标均高于未转基因甘薯。说明转基因甘薯在干旱情况下体内能保持较多的水分,维持较高的光合速率,耐旱性较未转基因植株强;同时可看出,在15% PEG浓度的水分亏缺条件下,光合的下降主要受气孔限制,在25% PEG浓度的水分亏缺条件下,光合速率的下降主要受非气孔限制。   3.在叶绿素荧光方面,在15%和25% PEG浓度胁迫下,转基因和未转基因甘薯中初始荧光Fo、Fo’显著增大,反映出PSII反应中心发生了破坏或可逆失活;而最大荧光Fm、FM’、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/Fo)以及光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qNP)显著减小,说明PS II光化学活性下降,PS II原初光能转化效率降低,甘薯幼苗PS II潜在活性中心受损,光合作用原初反应过程受到抑制。转基因甘薯上升和下降的幅度均小于未转基因甘薯,说明转基因甘薯PSII反应中心受水分胁迫破坏的程度轻于未转基因甘薯,从而能维持较高的光合速率,保持体内较高的水分,耐旱性增强。
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