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《南京师范大学》 2003年
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水分胁迫对高产杂交稻功能叶光合及抗氧化系统特性的影响

刘少华  
【摘要】: 本实验以灌浆乳熟期的两优培九功能叶为研究材料,分两部分进行。第一部分主要研究了在不同程度的土壤水分胁迫下功能叶的光合特性的变化。实验结果表明,轻度和中度水分胁迫对功能叶的净光合速率、叶绿体的光合放氧活性、PSⅠ的电子传递活性均没有显著影响,但明显抑制叶绿体的Hill反应活性;叶片呼吸速率、叶绿体光合磷酸化活性及其ATP含量、Ca~(2+)-ATPase活性、PSⅡ的电子传递活性则都有不同程度的上升;室温条件下类囊体膜的可见吸收光谱峰值和荧光发射强度都增强;叶绿体总膜脂及其脂肪酸组成没有发生明显的变化,超微结构略微有所改变:体积有一定程度的增大,基粒数目有所减少,嗜锇颗粒有少量增加,但膜结构仍然保持较高的完整性。在严重水分胁迫下,叶绿体的光合功能受到明显的抑制:光合速率、光合放氧活性、Hill反应活性、光合磷酸化活性、ATP含量、Ca~(2+)-ATPase活性以及类囊体膜的电子传递活性均有大幅度的下降;类囊体膜多肽组分变化比较复杂:与PSⅠ有关的蛋白组分没有明显变化,而与PSⅡ相关的蛋白组分大部分减少。叶绿体总膜脂及其脂肪酸组成发生了显著的变化:各类脂含量均有大幅度的降低,其中以SQDG和PG降低最明显;不饱和脂肪酸含量大量减少,而饱和脂肪酸则显著增加;超微结构受到了明显的损伤:膜结构遭到严重破坏,基粒数目大量减少,片层空间显著扩大;类囊体膜的可见吸收光谱峰值和荧光发射强度却不断得到增强。这表明在生育后期,水分胁迫对水稻光合功能的作用机制有其自身的特点。 第二部分主要研究了在不同程度的土壤水分胁迫下两优培九功能叶的保护系统的变化情况。结果显示,在水分胁迫初级和中级阶段,防御系统中各成分的反应并不完全一致:保护酶系统中的SOD活性略微有所下降,但基本保持不变,而POD和CAT的活性则快速上升;抗氧化剂系统中ASA和GSH的含量均呈现不同程度的下降,推测可能是ASA-POX和GR正积极发挥清除活性氧自由基的作用;渗透调节剂脯氨酸的含量迅猛增加,可溶性蛋白的含量也大幅度上升。由水分胁迫诱导的O_2产生速率及其过氧化产物MDA含量始终维持在较低的水平,这很可能是植株体内整个防御系统协同作用, 摘要 维持活性氧的产生与清除之间的平衡的结果。随着水分胁迫的继续加深,整个防御体系 受到了严重的破坏:三大主要的保护酶活性都大幅度下降,且POD和CAT的活性下降 更为明显;ASA和 GSH的含量则快速上升,这意味着ASA-POX和 GR的活性在降低; 脯氨酸和可溶性蛋白的含量同样在大量减少。OZ’的产生速率和 MDA的含量大幅度升 高,表明了活性氧的产生与清除之间的平衡被打破,单一保护成分不足以抵抗水分胁迫 造成的伤害。
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