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NDH复合体介导的环式电子流在作物抗盐中的作用
结题报告
批准号:
31171462
项目类别:
面上项目
资助金额:
51.0 万元
负责人:
蒋德安
依托单位:
学科分类:
C1304.作物生理学
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆开形、王碎抗、何漪、陆庆、蒋琴素、冯旭萍、陈跃、徐艳霞、俞晨良
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中文摘要
近年来环绕光合作用中心Ⅰ(PSⅠ)环式电子流(CEF1)的功能引起了广泛的关注,其中NDH复合体介导的CEF1途径可能在植物遭受环境胁迫时发挥重要作用,可有效提高植物对多种逆境的抗性。本研究利用已获得的独特材料,已克隆到的11个NDH亚基基因,通过盐胁迫下叶绿素荧光动力学、亚因表达和定位差异、酵母双杂交技术和超表达转基因等方法,研究CEF1变化动态和NDH各亚基的表达的关系,NDH与PSI超复合体的构成,目的在于系统地研究NDH复合体介导的CEF1功能和作用机制,探索作物抗盐新途径。这不仅对提高植物抗盐性,而且对抗其他非生物逆境、培育抗逆境的作物新品种,均有重要理论意义和应用前景。
英文摘要
为了明确NDH介导的环式电子流(CEF)在大豆抗盐中的作用,我们进行了研究。用150mM盐胁迫处理2d,抗性材料S111-9没有表现盐害症状,但其敏感材料Melrose表现出明显的叶缘失绿盐害症状。用ICP-MS及Na+荧光定量分析表明两者细胞中Na+的含量差异不明显,证实存在光合器官对盐耐性的差异。用作用光关闭后叶绿素荧光的瞬时上升和P700+的暗下再还原速率分别表示NDH活性和CEF速率,表明盐胁迫提高NDH活性,促进环式电子流,但这种效应抗性材料显著高于敏感材料。CEF抑制剂(TTFA)在抑制盐诱导的CEF上升的同时,抑制了盐诱导的叶片光下ATP的含量,表明CEF能引起光下ATP的合成。RT-PCR结果表明,抗性材料的ndhA、ndhB、ndhC和ndhH的表达水平较高,受盐胁迫诱导增加明显。类囊体膜蛋白分析及免疫金标记结果显示,盐胁迫显著诱导NDH-B和NDH-H蛋白在叶绿体中的定位,抗性材料增加明显多于敏感材料。Na+和液泡膜,Na+和叶绿体荧光共定位显示,抗性材料Na+主要位于液泡内,而敏感材料明显地进入叶绿体。Na+进入液泡与ATP酶活性提高和Na+、K+和Ca2+转运相关的基因,如CBL4,CIPK24,NHX;AKT、KAT2、KEA和SOS1等的表达变化有关。研究结果还表明,抗性材料Pn下降少,CEF上升多。盐诱导的pn下降与其诱导的叶绿体突起(CP)和Rubisco 包含体(RCB)的快速形成,进入液泡降解这一新机制有关。结合盐胁迫引起敏感材料叶片H2O2大量积累,我们提出了CEF介导的光合器官耐盐新机制。盐胁迫下调碳同化和线性电子流,启动环式电子流和氧化胁迫。一方面碳同化的下降,导致Rubisco包含体形成和进入液泡的快速分解,加速氧化胁迫使光合器官受损。另一方面环式电子流形成额外ATP,并启动相关Na+进入液泡基因的表达,Na+进入液泡,减少对光合器官的损伤。此外,大田试验表明,抗性材料在盐地中的Pn,CEF及籽粒产量均显著高于敏感材料,且各项指标下降幅度少。两个超表达大豆NDHB转基因水稻T3表现更高的单株种子产量,提高了抗盐性。同样表现出盐胁迫下Pn下降少,CEF和P700+的暗下再还原速率加快,证实大豆ndhB基因在光合器官耐盐性中具重要作用,这可为利用ndhB基因提供了理论依据和种质基础。
期刊论文列表
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Rubisco decrease isinvolved in chloroplast protrusion and Rubisco-containing body formation insoybean (Glycine max.) under saltstress. Plant Physiol Biochem
Rubisco 的减少与盐胁迫下大豆 (Glycine max.) 叶绿体突出和含 Rubisco 体的形成有关。
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Plant Physiology Biochemistry
影响因子:--
作者:Jin J;Hong J;Qi Y;Jiang D
通讯作者:Jiang D
The Role of Arabidopsis Rubisco Activase in Jasmonate-Induced Leaf Senescence
拟南芥 Rubisco 激活酶在茉莉酸诱导的叶片衰老中的作用
DOI:10.1104/pp.110.166595
发表时间:2011-02-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY
影响因子:7.4
作者:Shan, Xiaoyi;Wang, Junxia;Xie, Daoxin
通讯作者:Xie, Daoxin
DOI:10.1007/s11099-014-0044-7
发表时间:2014-09-01
期刊:PHOTOSYNTHETICA
影响因子:2.7
作者:Chen, Y.;Jin, J. -H.;Jiang, D. -A.
通讯作者:Jiang, D. -A.
Rubisco decrease is involved in chloroplast protrusion and Rubisco-containing body formation in soybean (Glycine max.) under salt stress
Rubisco 减少参与盐胁迫下大豆 (Glycine max.) 叶绿体突出和含 Rubisco 体的形成
DOI:10.1016/j.plaphy.2013.11.008
发表时间:2014-01-01
期刊:PLANT PHYSIOLOGY AND BIOCHEMISTRY
影响因子:6.5
作者:He, Yi;Yu, Chenliang;Jiang, Dean
通讯作者:Jiang, Dean
DOI:10.1093/jxb/erv392
发表时间:2015-11
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:He Y;Fu J;Yu C;Wang X;Jiang Q;Hong J;Lu K;Xue G;Yan C;James A;Xu L;Chen J;Jiang D
通讯作者:Jiang D
伴侣蛋白Cpn60调节水稻光合碳同化机制研究
  • 批准号:
    31571577
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
SAUR基因对水稻器官生长发育调控的功能研究
  • 批准号:
    31371591
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
水稻Rubisco活化酶(RCA)表达的调节与抗高温特性
  • 批准号:
    30971703
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
叶绿体NDH-H亚基同工型与抗逆性的关系
  • 批准号:
    30771302
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
RCA与Rubisco互作及其与水稻抗逆性的关系
  • 批准号:
    30471051
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
水稻RCA基因表达与光合作用的关系
  • 批准号:
    39970440
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    11.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
水稻RUbiso活化酶及其对RUbisco活性的调节
  • 批准号:
    39570432
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    1995
  • 负责人:
    蒋德安
  • 依托单位:
国内基金
海外基金