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《山东农业大学》 2010年
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黄瓜Rubisco与Rubisco活化酶对低温弱光的响应与适应

姜振升  
【摘要】: 核酮糖-l,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)是催化光合碳循环和光呼吸第一步反应的关键酶,在调节光合速率中发挥重要作用,该酶需要进行氨甲酰化并与Mg~(2+)结合才具有催化活力。Rubisco在体内的活化需要Rubisco活化酶(RCA)的促进。本文以‘津优3号’黄瓜为试材,研究低温弱光下黄瓜幼苗Rubisco、RCA活性及其基因表达量的变化,日光温室黄瓜Rubisco、RCA活性及基因表达特性。主要结果如下: 1.亚适温弱光(ST+LL)和低温弱光(LT+LL)处理的单株叶面积和干物重均明显减小。处理初期光合速率(Pn)、Rubisco活性及其大亚基(rbcL)、小亚基(rbcS)基因表达、RCA活性与基因(CsRCA)表达量大幅度降低,5~7d后,ST+LL处理的缓慢回升,而LT+LL处理的持续下降,表明黄瓜光合机构对亚适温弱光环境有逐步适应机制。Rubisco和RCA活性及其基因表达对低温弱光的响应与Pn基本一致,可见,低温弱光下RCA和Rubisco活性及其基因表达量下降是黄瓜幼苗Pn降低的重要原因。 2.适宜温度下,黄瓜幼苗Pn和RCA活性随着光量子通量密度(PFD)的降低而减小,100μmol·m~(-2)·s~(-1)弱光处理可使Rubisco初始活性和总活性明显降低,而300μmol·m~(-2)·s~(-1)亚弱光处理的与CK差异不显著。随着PFD减弱,rbcL mRNA相对表达量逐渐增加,而rbcS的逐渐减小。100μmol·m~(-2)·s~(-1)弱光和300μmol·m~(-2)·s~(-1)亚弱光处理均使CsRCA相对表达量明显增加。弱光处理的Chl b含量增加,Chl a/b明显降低,而亚弱光处理的色素含量与CK差异不显著。 3.日光温室黄瓜功能叶片的Pn呈明显的季节变化,9月17日~12月20日Pn与PFD和气温(Ta)成正相关。Rubisco和RCA活性及rbcL、rbcS、CsRCA相对表达量与Pn的变化规律相似。 4. 5月20日晴天条件下测定的日光温室黄瓜Pn日变化呈双峰型,高峰分别出现在11:00和13:00,说明此时存在午休现象。Rubisco总活性日变化呈单峰型,12:00出现高峰;Rubisco初始活性日变化为双峰型,分别在12:00和16:00出现高峰,而RCA活性中午时段的变化平稳。rbcL相对表达量日变化呈单峰型,最大值出现在16:00;而rbcS和CsRCA的呈双峰型,高峰分别出现在12:00和16:00。 5.日光温室黄瓜中位叶(第4~8叶)的Pn、Rubisco初始活性、总活性和RCA活性明显高于下位叶(第12叶)和上位叶(第1叶)。第4叶、8叶、第12叶和第1叶的rbcL相对表达量依次降低;rbcS相对表达量则是4叶、1叶、8叶和12叶的依次降低;而CsRCA相对表达量随着叶位的下降而升高。 6.通过RT-PCR技术克隆了RCA基因的一个长562bp片段,构建了原核表达载体,经过IPTG诱导后表达1条分子量约27.15kD的特异蛋白,为下一步制作抗体进行western blot分析RCA在蛋白水平上的表达奠定了基础。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S642.2

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【同被引文献】
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