高产杂交稻“两优培九”剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物变化的研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaping3211
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本研究旨在探讨高产杂交稻两优培九在衰老过程中,剑叶光合膜(即类囊体膜)蛋白质复合物的含量变化规律及其与光能吸收、转化、传递的关系。  通过密度梯度离心纯化水稻剑叶完整叶绿体,温和去污剂十二烷基麦芽糖苷增溶类囊体膜蛋白,使用5%~12%梯度蓝绿温和胶电泳,成功分离得到9条蛋白质复合物条带,包含了光合膜上各主要跨膜大分子蛋白复合体,并能够显示出不同水稻品种间蛋白质丰度与组成的差异。以蓝绿温和胶电泳为第一向,含尿素的变性电泳为第二向的二维电泳将水稻两优培九剑叶类囊体膜蛋白质复合物分离为亚基,得到51个蛋白质点,可供进一步鉴定分析,为对水稻光合机构响应逆境等变化过程的蛋白质组学研究提供了条件。  运用蓝绿温和胶电泳,结合无损伤叶绿素荧光动力学技术以及离体光合电子传递活性反应测定技术,本研究重点讨论了高产杂交水稻两优培九剑叶衰老过程中光合膜蛋白质复合物组成与功能的变化模式。实验采用大田栽培条件下自然衰老的两优培九剑叶为材料,从拔节期剑叶刚全展时开始采样直到籽粒灌浆完成,贯穿了生殖生长的孕穗、抽穗、扬花、灌浆、乳熟、蜡熟六个时期。结果表明:  1.叶绿素含量、光合性能和类囊体膜蛋白稳定性等都显示出两优培九到抽穗期剑叶各项性能达到顶峰,随后开始衰退,在扬花期、灌浆期尚保持较高水平,而进入籽粒成熟阶段衰退明显;  2.随着衰老进程推进,类囊体膜蛋白质复合物出现有序非同步降解,稳定性大小依次为LHCⅡ>PSⅡ core>PSⅠ core> ATPase&Cyt b6/f> LHCⅠ;  3.PSⅠ和PSⅡ蛋白和相应电子传递活性的稳定性及下降幅度差异显著,PSⅠ的衰退发生在扬花期后且幅度较大,而PSⅡ从剑叶光合性能到达峰值(即抽穗期)后就开始下降但幅度较小,直到衰老后期才明显衰退;  4.衰老过程叶绿素a/b的不断下降与相对于反应中心更稳定的捕光天线有关,剑叶生长后期LHCⅡ维持相对较高水平保持了叶片对光能的吸收,并可能在调节光系统之间能量分布和协助过剩能量耗散中起到重要作用。  综上所述,本研究将光合生理生化手段与蛋白质组学方法结合,探索光合膜蛋白质的变化差异及其与光反应的关系,旨在理解光合功能在水稻生殖生长特别是后期籽粒灌浆过程中的贡献,对探讨杂交水稻衰老和早衰特性具有重要意义。
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