外源NO對低溫脅迫下小麥果聚糖合成代謝及其基因表達(dá)調(diào)控的研究.pdf

1、低溫是影響作物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一，作物如何應(yīng)對低溫一直是世界性的研究課題。本文采用溶液培養(yǎng)法，選用兩種不同冬春性的小麥品種(弱春性品種偃展4110，半冬性品種周麥18)作為試驗(yàn)材料，研究了不同濃度外源一氧化氮(NO)供體硝普鈉(SNP)對4℃低溫脅迫0 h、24 h、48 h和96 h，兩種小麥幼苗的相對含水量(RWC)、葉綠素、可溶性糖、果聚糖等的含量以及果聚糖合成酶(FBEs)活性的影響，并應(yīng)用熒光定量PCR(qRT-PCR

2、)方法，探索兩種小麥幼葉中FBEs基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化趨勢。力求通過在低溫脅迫下NO對小麥果聚糖合成代謝的生理及分子機(jī)理研究，為緩解小麥低溫冷害研究提供一定的理論依據(jù)，為我國的糧食安全和食品安全做出一定的努力。本研究的主要結(jié)果如下：
　　1.低溫脅迫下，兩種小麥幼葉中的可溶性糖含量、葉綠素a/b值均表現(xiàn)不同程度的上升，葉綠素a和b、類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)下降趨勢，周麥18中RWC明顯下降。外源NO能夠誘導(dǎo)低溫脅迫下兩種小麥幼葉果糖、葡萄

3、糖、低聚果糖(DP3)、可溶性總糖、葉綠素a和b以及類胡蘿卜素的含量，使周麥18中蔗糖和高聚果糖(DP≥4)的含量出現(xiàn)一定的上升，并降低兩種小麥幼葉的RWC，從而保證幼苗的正常生長。
　　2.低溫脅迫下兩種小麥幼葉中果聚糖(DP3和DP≥4)含量均有一定程度的上升。低濃度(0.075 mmol·L-1)NO能夠誘導(dǎo)兩種小麥中果聚糖含量；而高濃度(0.125 mmol·L-1)NO也能夠顯著誘導(dǎo)周麥18中果聚糖含量，卻對偃展4110

4、果聚糖含量表現(xiàn)出一定的抑制效應(yīng)。說明適宜濃度的外源NO能夠誘導(dǎo)低溫脅迫下兩種小麥幼葉中果聚糖含量，以抵抗外界低溫環(huán)境，從而減輕低溫?fù)p傷。
　　3.低溫脅迫下兩種小麥幼葉中果聚糖：果聚糖-1-果糖基轉(zhuǎn)移酶(1-FFT)活性均保持在很低的水平，顯著低于FS(蔗糖：蔗糖-1-果糖基轉(zhuǎn)移酶(1-SST)和蔗糖：果聚糖-6-果糖基轉(zhuǎn)移酶(6-SFT))酶活性。高濃度NO大大誘導(dǎo)周麥18中FFT活性，以及偃展4110中FS活性，說明半冬性小麥

5、品種的FFT酶活性以及弱春性小麥品種的FS酶活性受到高濃度NO的誘導(dǎo)，從而促使幼苗葉片中果聚糖的大量積累以抵制低溫脅迫所造成的傷害。
　　4.低溫脅迫下兩種小麥幼葉中FBEs基因的表達(dá)在轉(zhuǎn)錄水平得到提高。外源NO的施加也能夠在此水平上對FBEs基因的表達(dá)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要表現(xiàn)在：除了周麥18中1-SST和6-SFT基因表達(dá)量受高濃度NO抑制外，1-FFT基因以及偃展4110中三種FBEs基因表達(dá)量均受到外源NO的誘導(dǎo)。說明外源NO能

6、夠在轉(zhuǎn)錄水平上對FBEs基因的表達(dá)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，適宜濃度的外源NO能夠誘導(dǎo)低溫脅迫下兩種小麥幼葉中FBEs基因的表達(dá)。
　　5.比較兩個(gè)小麥品種，半冬性品種周麥18中，外源NO一方面誘導(dǎo)蔗糖的合成，為果聚糖的合成提供豐富的底物，另一方面誘導(dǎo)FFT基因大量表達(dá)，使FFT酶活性大大增加，高聚果糖得以在植株體內(nèi)大量積累，從而增強(qiáng)植株對外界不良環(huán)境的抵抗力；而在弱春性品種中，蔗糖的合成卻并未發(fā)現(xiàn)受外源NO的誘導(dǎo)，體內(nèi)果聚糖自行合成的能力較差