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干热胁迫下紫花苜蓿Rubisco羧化酶和活化酶活性变化及其基因表达的研究

2021-04-08何承刚毕玉芬

草地学报 2021年2期
关键词:研究

许 超, 何承刚, 牟 兰, 毕玉芬*, 姜 华*

(1. 云南农业大学动物科学技术学院, 云南 昆明 650201; 2. 昆明市农业广播电视学校, 云南 昆明 650032)

随着全球气候进一步变暖[1],高温和干旱严重影响着植物的光合作用,而且这两种非生物胁迫通常同时发生,对植物的影响比单因素胁迫更大,尤其是在半干旱或干旱地区[2]。植物的光合作用和生长通常受到二氧化碳固定酶—核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性的限制[3-4],Rubisco活化酶(Rubisco activase,RCA)则是调节Rubisco活性的关键酶,通过改善RCA酶的活性可提高Rubisco的性能,是显著提高植物产量的一条可行途径[5-7]。Ristic等[8]的研究表明内源RCA在植物生产水平中发挥重要作用。Rubisco羧化和氧化的过程是RCA酶固有的滞后性引起的,在早期的研究中发现RCA(激活因子)通过与Rubisco大亚基(rbcL) 结合而发挥功能[9]。王保明等[10]从油茶(Camelliaoleifera)叶片中成功克隆了CorbcL基因,并证明其转录表达与油茶油产量及种子产量之间具有一定的相关性。Laura等研究发现来自类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)中的RCA活化酶RsRca能显著提升RsRubisco的活性,并使烟草的光合效率和生长提升2倍[4],因此,Rubisco被作为增强光合作用和提高生产力的首要研究目标。

尽管人们对各种植物在干旱和高温胁迫下的影响进行了广泛的研究,如干热条件对地中海葡萄(Vitisvinifera)[11]、小扁豆(Lensculinaris)[12]、小麦(Triticumaestivum)[13]的生理响应,但在干热胁迫下对紫花苜蓿(Medicagosativa)的研究主要集中在叶片气孔大小、生理特性、光合特性和引种[14-17]等方面。另外,有学者研究了紫花苜蓿的耐盐基因[18-19]、抗逆基因[20],但关于干热胁迫下紫花苜蓿Rubisco大亚基rbcL和RCA的基因rca结构和功能的研究在国内外鲜有报道。……

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