高温下水稻PSⅡ和光合关键酶的动态研究

【摘要】： 本研究以水稻浙农952为试验材料，在40℃高温胁迫下分别处理0d、1d、2d、4d、7d、11d、16d，然后在30℃常温下各自恢复10d。在此过程中，测量水稻顶部第一完全展开叶的气体交换特性、叶绿素荧光参数、CO_2响应曲线、Rubisco的活性和含量，以及RCA的含量。又在42℃、45℃高温胁迫下分别处理0h、1h、2h、4h、8h、16h，测量水稻叶片中Rubisco活性、含量和RCA含量的变化，目的在于探索高温胁迫诱导水稻光合下降的内部机理。 试验结果表明，40℃高温胁迫明显降低了植物的光合速率，但当处理在7天以内时，光合速率可以在正常温度下恢复。高温下水稻净光合速率Pn的变化与胞间CO_2浓度(Ci)相关性很小，说明非气孔限制是水稻光合速率限制的主要因素。在非气孔限制中，光合关键酶Rubisco及其活化酶(RCA)最先对高温作出反应。当高温尚没有对PSⅡ造成伤害时，Rubsico初始活力和水稻净光合速率已显著下降。光合速率对Ci的响应曲线表明，高温下Rubisco羧化效率和RuBP再生能力显著降低。直接测定表明，高温下光合的变化与Rubisco初始活力和含量的变化相一致，但RCA的含量在高温处理10天后明显高于对照。 虽然40℃高温处理早期，PSⅡ的叶绿素荧光几乎没有变化，但如果胁迫超过10天，Fv/Fm下降。因此，在长时高温胁迫的后期水稻净光合速率下降可能是PSⅡ受损和光合关键酶Rubsico活化状态降低等共同影响的结果。 45℃高温处理下水稻Rubsico初始活力和总活力大幅下降，但RCA含量显著高于对照水平，也高于42℃下的水平，说明该高温提升RCA表达水平，但这种过量的RCA并不进一步活化Rubsico。