摘要:
为了揭示高表达转玉米C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC, EC 4.1.1.31)基因水稻(PC)在耐旱中光合与花青素调节途径的内在联系, 本研究以 PC 和未转基因野生型原种(WT)的水培苗为试验材料, 在4~5叶期,通过50 μmol·L-1光合抑制剂 DCMU[3-(3',4'-dich-lorophenyl)-1,1-dimethyl-urea]预处理1 h, 观察其在12% PEG-6000模拟干旱处理下的表现.结果表明, 在模拟干旱条件下, DCMU预处理使两种供试材料相对含水量显著下降, 且PC相对含量显著高于WT; 干旱处理下, 两种材料的花青素含量显著升高, DCMU和干旱处理使两种材料的花青素含量下调, 且 PC 水稻中始终伴随着较高的花青素含量.光合数据表明, 与单独12% PEG-6000处理相比, DCMU联合12% PEG-6000处理显著抑制了两种水稻材料的净光合速率、气孔导度、胞间CO2含量及羧化效率, 但PC的各指标显著高于WT.同时, DCMU联合12% PEG-6000处理显著下调两种供试材料的内源蔗糖含量, 但 PC中蔗糖含量显著高于 WT.进一步研究发现 PC中更高的蔗糖含量与花青素合成有关转录因子 bHLH(OsB1, OsB2)、R2R3-MYB(OsC1)、COP1(constitutively photomorphogenic 1)、HY5(elongated hypocotyl 5)更高的转录水平同步,下游花青素合成相关基因OsPAL、OsCHI、OsCHS、OsF3H、OsF3'H、OsDFR、OsANS的表达量增加.PC水稻可能通过诱导NO和Ca2+感受干旱信号,参与转录因子的调节, 进而参与花青素合成基因的调控, 合成较多的花青素, 增强 PC 水稻对干旱逆境的响应, 增强保水能力,最终表现耐旱.