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从光合作用和有机酸积累角度探索转GsPPCK1和GsPPCK3基因苜蓿耐碱性增强的生理机制

2018-08-18才华许慧慧孙娜宋婷婷任永晶杨圣秋

草业学报 2018年8期
关键词:植物

才华,许慧慧,孙娜,宋婷婷,任永晶,杨圣秋

(东北农业大学生命科学学院,黑龙江 哈尔滨150030)

紫花苜蓿(Medicagosativa),属于多年生的豆科植物,其营养价值高、产量高、分布广,能适应多种环境条件。尽管苜蓿能耐轻微盐碱,但是高盐碱地区苜蓿产量显著减少[1-2]。如能提高轻度盐碱地苜蓿的产量,将对改善盐碱土及促进畜牧业的发展具有重大意义。

光合作用对植物的生长及植物对环境的适应起着重要的作用,直接影响着农作物和牧草的生产力及适应性[3]。碱胁迫下光合作用受到抑制较盐胁迫更为明显[4-7],碱胁迫不仅仅会使植物遭受离子毒害和渗透胁迫,同时较高水平的pH会造成植物根围的营养元素离子沉淀,进而使它们的可利用性降低,这些离子包括Ca2+、Mg2+、Cl-、 H2PO4-、Fe3+[8-10],其中Mg2+是构成叶绿素的成分。植物除了可以通过代谢物质的合成来适应盐碱胁迫外,还能通过改变其自身的代谢途径提高光合效率而适应高盐分的环境[11-12]。有些植物如冰叶日中花(Mesembryanthemumcrystallinum)受到干旱或盐碱胁迫时,能够改变它们的光合作用模式,从C3模式转换到景天酸代谢(crassulacean acid metabolism,CAM)[13]。在大多数耐盐植物中许多物种都显示出C4型光合作用[14]。C4植物与C3植物相比有更低光呼吸、较高的光合能力、水分和氮素利用效率以及较高的生物产量,并且更适合在炎热干燥的环境下生存[15-16]。在植物中,操纵磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)水平已成改善植物光合效率的一种手段,研究者也尝试着将C4途径的关键酶基因转入C3植物,以期通过提高植物的光合效率来增强植物的适应性[17-19]。……

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