小麥葉片伸生長對干旱脅迫的響應(yīng)與擴散蛋白關(guān)系研究.pdf

1、干旱是作物生長發(fā)育過程中常常遇到的逆境脅迫之一。近年來，由于氣候變化導致的旱害越來越頻繁。小麥是一種世界性的糧食作物，其生長和產(chǎn)量直接關(guān)系到人類糧食的供給。然而，干旱脅迫能夠嚴重抑制小麥的正常生長發(fā)育及其產(chǎn)量。葉片是制造碳水化合物的主要器官，小麥生長和籽粒灌漿所需的有機質(zhì)主要由葉片供應(yīng)，因此，了解小麥葉片生長規(guī)律及其對干旱脅迫的響應(yīng)，對于葉片生長調(diào)控好小麥生產(chǎn)具有重要意義。
　　葉片的生長主要涉及到細胞分裂及細胞伸長，而且細胞的伸

2、長生長比細胞分裂對干旱脅迫更為敏感。細胞的伸長生長取決于細胞的膨壓、細胞壁的松弛和細胞壁物質(zhì)的合成。由于伸長區(qū)域細胞的膨壓比較穩(wěn)定，因此調(diào)節(jié)植物生長的主要因素是細胞壁的松弛和延展性。
　　擴展蛋白(Expansin)是一種細胞壁蛋白，在調(diào)節(jié)組織生長和細胞壁分化中發(fā)揮重要作用。已有許多研究報道，擴展蛋白幾乎參與了植物的整個生長發(fā)育進程。同時，有研究證明，擴展蛋白參與對外界非生物脅迫的響應(yīng)。
　　在本研究中，我們選擇了兩個抗旱性

3、不同的小麥品系，分別為干旱不敏感型品系HF9703和干旱敏感型品系921842，通過PEG模擬干旱脅迫處理，以小麥幼苗第三葉片為模式，研究干旱脅迫下擴展蛋白在小麥幼苗葉片細胞伸長生長的作用，分析擴展蛋白在小麥抗旱性中的功能。主要結(jié)論如下:
　　1、在小麥葉片發(fā)育過程中擴展蛋白活性變化與小麥第三葉的相對伸長速率相一致，在第三葉生長的第6到8天擴展蛋白活性較高。同時，5個擴展蛋白基因的表達在第6天達到最大表達水平，而這一時期小麥第三葉

4、的細胞長度也達到最大值，表明擴展蛋白與小麥葉片的生長密切相關(guān)。
　　2、不同程度水分脅迫處理后，小麥葉片生長受到不同程度抑制，酸誘導的細胞壁延伸性以非劑量依賴模式降低。然而，輕度水分脅迫下擴展蛋白活性上調(diào)，特別是在中部40-80mm葉段。但中度和重度水分脅迫使擴展節(jié)蛋白活性下調(diào)。同時，細胞壁對外源擴展蛋白的敏感性隨水分脅迫程度的增加表現(xiàn)為持續(xù)升高。盡管酸誘導的細胞壁延伸性被水分脅迫下調(diào)，但在嚴重水分脅迫下能維持在一定的水平，這可能

5、是水分虧缺增加了細胞壁對外源擴展蛋白的敏感性造成的。小麥葉片經(jīng)過輕度水分脅迫及復水處理后的生長速率顯著高于對照，但在中度和重度水分脅迫下沒有觀察到加速生長的現(xiàn)象。這可能與輕度干旱脅迫下增加的擴展蛋白活性及擴展蛋白基因的表達有關(guān)。結(jié)果表明擴展蛋白活性和細胞壁對外源擴展蛋白的敏感性均參與了小麥葉片對水分脅迫的適應(yīng)。
　　3、在輕度干旱脅迫下，抗旱性強的HF9703的小麥葉片生長抑制了13.1％，而干旱敏感型的921842生長被抑制了2

6、6％，是HF9703的2倍。HF9703在輕度和中度水分脅迫處理的前期有一個上升的相對伸長速率，并在處理后期仍能維持一定的相對伸長速率，而此時正常水分條件下的相對伸長速率已趨于零。然而，921842在干旱脅迫處理下相對伸長速率持續(xù)下降，并在處理后期相對伸長速率基本趨于零。通過檢測發(fā)現(xiàn)，無論是在正常水分條件下還是干旱條件下HF9703的擴展蛋白活性和擴展蛋白基因的表達水平均高于921842。結(jié)果表明HF9703的抗旱性較921842的抗旱