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干旱—高温交叉逆境下小麦活性氧代谢及蛋白质含量和组分的变化

宋晓玲  
【摘要】:本研究以小麦为研究材料,采用溶液培养法,对生长至三叶一芯期的小麦幼苗进行PEG胁迫,研究干旱、高温单一逆境下以及干旱-高温、高温-干旱交叉逆境下小麦叶片抗氧化酶与活性氧变化,以及小麦叶片可溶性蛋白含量和蛋白质组分的变化。并且探讨Ca~(2+)-CaM信使系统、ABA、SA、MeJA和NO等胞间和胞内信号分子与逆境蛋白产生的关系。本研究主要获得以下成果: 1.选用抗逆性强的长武134和不抗逆的郑引1号两个小麦品种,分别对三叶一芯期小麦幼苗进行干旱(ω=20%的PEG)12h(24h),高温40℃12h(24h)的单一逆境处理和干旱-高温12h(24h),高温-干旱12h(24h)交叉逆境处理后,测定小麦叶片的保护酶活性及活性氧含量变化。结果表明,逆境处理后,两个小麦品种叶片的SOD、CAT以及APX活性均高于对照,表现出一定的抗逆性;交叉胁迫(干旱-高温、高温-干旱)处理12h(24h),SOD、CAT以及APX活性均高于单一逆境(干旱、高温)处理。逆境处理后,两个小麦品种叶片的MDA、H_2O_2以及O_2-含量与对照相比升高,表现出胁迫伤害;交叉逆境处理后,小麦叶片的MDA、H_2O_2以及O_2-与单一逆境处理后含量下降。并且,长武134小麦品种表现出比郑引1号更强的抗逆能力。以上结果表明,小麦幼苗存在交叉适应现象,一种逆境处理会提高对另一种逆境的抵抗能力,这说明植物对不同逆境的适应可能存在共同的生理基础。 2.选用抗逆性较强的长武134小麦品种,分别用干旱(20%的PEG)12h、高温(40℃)12h的单一逆境以及干旱-高温(12h)、高温-干旱(12h)的交叉逆境处理三叶一芯期小麦幼苗,对小麦叶片进行蛋白质含量和组分分析发现,逆境胁迫会引起小麦叶片可溶性蛋白含量的升高,且交叉逆境下可溶性蛋白含量高于单一逆境胁迫;对小麦叶片全蛋白进行SDS-PAGE分析发现,逆境胁迫诱导产生了新蛋白质,其中最为显著的是分子量为34.3ku和24.0ku的两种新蛋白,且交叉逆境下两种逆境蛋白的百分含量也明显高于单一逆境,特别是干旱-高温交叉胁迫下表达量最高。 3.在对抗性品种长武134交叉逆境处理的同时,分别给予Ca~(2+)(CaCl2)、Ca~(2+)螯合剂EGTA、CaM抑制剂TFP,ABA、ABA抑制剂氟啶酮,SA,MeJA,SNP和NO清除剂c-PTIO处理,然后进行SDS-PAGE检测这些胞间及胞内信号分子对两种逆境蛋白NP34.3和NP24.0的表达量变化。结果表明,Ca~(2+)、ABA、MeJA和NO处理后,两种逆境蛋白的表达量均明显增加,加入EGTA、TFP、氟啶酮、c-PTIO和SA后,两种逆境蛋白的表达量明显受抑制,说明Ca~(2+)-CaM、ABA、SA、MeJA和NO这些信号分子都在一定程度上参与了两种逆境蛋白的诱导表达。SA对两种逆境蛋白的抑制作用与MeJA对两种逆境蛋白的促进作用相反,可能与SA与MeJA之间的拮抗作用有关。


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