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农业用甜菜碱的作用

返回列表来源:海尔希 发布日期: 2021.05.08 浏览:3

高温胁迫严重影响作物生长和产量形成,而光合作用是对高温胁迫敏感的生理过程。研究表明,各种环境胁迫对植物光合作用的抑制,不是由于其对光合机构的直接损伤,而是影响了光系统II(PSII)的修复循环过程。PSII的修复循环包括受损D1蛋白的降解,D1蛋白前体的从头合成,成熟的D1蛋白组装到PSII复合体等过程。高温胁迫对光合作用的抑制与影响PSII修复循环有关。

1、甜菜碱是一些植物在干旱、盐碱以及高温等胁迫下,体内合成积累的渗透调节物质,是一种植物应对各种环境胁迫有效地保护物质。然而,并不是所有植物的植物在干旱或盐碱等胁迫下都能够合成甜菜碱。研究表明,一些重要的作物如水稻、烟草和番茄等不能合成甜菜碱,而小麦和玉米等作物合成甜菜碱的能力也较低。将甜菜碱合成的相关基因导入没有甜菜碱合成途径的植物以提高其抗逆性的研究越来越受到重视,并且显著提高转基因植物的抗逆性。

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2、研究发现,codA转基因番茄体内能够合成和积累甜菜碱,同野生型番茄相比,转基因番茄耐热性显著提高。转基因番茄植物体内合成的甜菜碱能够通过上调D1蛋白降解过程的关键基因,如LeFtsH 和 LeDeg基因的表达,促进受损的D1蛋白的降解。同时,甜菜碱也能够促进和加快D1蛋白的从头合成,这种促进作用与甜菜碱上调psbA基因表达,以及减少活性氧(ROS)的积累,降低高温胁迫对D1蛋白翻译的抑制作用有关。采用磷酸化蛋白实验和BN-PAGE实验进一步证实甜菜碱能够稳定D1蛋白和类囊体PSII复合体的稳定性。

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该研究阐明了甜菜碱在高温胁迫下对PSII修复循环的作用机制,为揭示甜菜碱能够提高植物对多种逆境胁迫的抗性和作为有效的保护物质提供了理论基础,同时为甜菜碱在提高作物抗逆性的应用提供了重要的实践指导价值。

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