外源葡萄糖增强高表达转玉米C4型pepc水稻耐旱性的生理机制

• 作者: 张金飞 李霞 何亚飞 谢寅峰
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 水稻 葡萄糖 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 气孔导度 干旱
• 年，卷（期）: 2018,（1）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化
• 页码范围: 82-94
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.00082

摘要

为揭示葡萄糖参与植物耐旱性的内在机制, 以高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)基因(C4-pepc)水稻(PC)和受体“Kitaake”(WT)为材料, 通过盆栽和水培试验, 研究外施葡萄糖联合干旱处理下, 功能叶片的光合参数、总可溶性糖及其组分、Ca2+、NO含量、己糖激酶活性、B类钙调磷酸酶(calcineurin B-like, CBL)与蔗糖非发酵1 (sucrose nonfermenting-1, SNF1)相关蛋白激酶(SNF1-related protein kinase 3s, SnRK3s)基因表达的变化。结果表明, 在盆栽试验中, 分蘖期外施3%葡萄糖联合干旱处理对水稻的产量及其构成因子影响不显著, 而在孕穗期处理, PC的株高、穗数、每穗实粒重和单株产量均显著高于WT。在水培试验中, 外施1%葡萄糖和12% (m/v)聚乙二醇6000 (polyethylene glycol-6000, PEG-6000)模拟干旱处理, 均显著提高了PC功能叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和羧化效率(CE), 叶片内蔗糖和果糖的含量也均显著高于WT。值得关注的是, PC叶片己糖激酶(hexokinase, HXK)活性、CBL1/SnRK3.1/SnRK3.4/ SnRK3.21基因的相对表达量在外施1%葡萄糖联合12% PEG模拟干旱处理下均显著低于12%PEG处理, 而NO含量则显著上升。相关性分析也表明, PC中Pn、胞间CO2浓度(Ci)和Gs分别与葡萄糖含量、HXK活性和SnRK3.16基因表达显著相关。外施葡萄糖处理可上调PC糖水平, 下调其CBL和SnRK3s基因表达, 诱导NO参与叶片气孔调节, 从而增强保水能力, 保持光合能力稳定, 最终表现为耐旱。