干旱胁迫下调节ATP的含量对提高转玉米C

为了分析三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)是否是限制高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(C4-pepc)水稻光合速率提高的限制因素,本文以高表达的转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因水稻(PC)及其原种'Kitaake’(WT)作为试验材料,喷施蒸馏水(对照)、2 mmol·L-1亚硫酸氢钠溶液、100μmol·L-1N′-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲[3-(3′,4′-dichlorophenyl)-1,1-dimethylμrea,DCMU]和10μmol·L-1寡霉素(oligomycin)溶液过夜处理5~6叶期水稻幼苗,在20%(m/v)PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究不同处理对水稻叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、ATP含量、玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性以及光系统Ⅱ(photosynthemⅡ,PSⅡ)实际光化学效率(actual photochemical efficiency of PSⅡin the light,ΦPSⅡ)的影响。试验结果表明,喷施亚硫酸氢钠溶液提高了PC和WT在水培条件下叶片的Pn,DCMU和寡霉素溶液处理则降低了PC和WT叶片的Pn。喷施亚硫酸氢钠溶液增加了WT叶片Gs和Ci,但降低了PC叶片Gs和Ci。喷施DCMU溶液增加了PC和WT叶片Ci,但降低了叶片Gs。用20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理后,亚硫酸氢钠、DCMU和寡霉素溶液处理的水稻叶片Pn均下降,喷施亚硫酸氢钠溶液处理可以减缓Pn下降的趋势,喷施DCMU和寡霉素溶液加速了叶片Pn的下降。在20%PEG-6000处理8 h后,PC在喷施不同试剂处理下Gs差异不大,但其Pn变化显著。进一步的研究表明不同处理下叶片中ATP含量、PEPC活性以及ΦPSⅡ出现显著变化,DCMU处理引起ATP含量、PEPC活性和ΦPSⅡ快速下降,亚硫酸氢钠溶液处理能够减缓这些参数的下降,喷施寡霉素降低了叶片中的ATP含量,但是对ΦPSⅡ没有显著影响。因此认为,在干旱胁迫条件下,PEPC的高表达能够维持较高的PSⅡ活性,与原种相比,也产生较高含量的ATP,来维持净光合速率的稳定。