[发明专利]一种分析C4植物光合耐旱能力的方法

说明书

本发明公开了一种分析C4植物光合耐旱能力的方法，解决现有技术中只能分析完整叶片的叶绿素荧光和活性氧组化定位的问题。本发明的一种分析C4植物光合耐旱能力的方法，通过将暗适应后的C4植物叶片，切片观察叶肉和维管束鞘细胞的叶绿素荧光并测定荧光参数；或/和将NBT和DAB染色完成的C4植物叶片，切片观察叶肉和维管束鞘细胞的O₂·^‑和H₂O₂组织化学定位。本发明设计科学，方法简单，操作简便。本发明以细胞为单位分析，对于研究C4植物光合机构对逆境的响应具有应用意义。

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种分析C4植物光合耐旱能力的方法。

背景技术

干旱是抑制植物生长最主要的环境因素。光合机构是植物响应环境胁迫最敏感的部位之一，干旱导致的水分亏缺，通过气孔和非气孔限制，引起过剩光能对植物造成一定程度的光抑制，使光合机构受损，光合电子传递、光合磷酸化和CO₂同化等过程受到影响，因此光合作用已成为植物抗旱生理的重要研究指标。光合蛋白体系作为光合作用的基础，是光合机构中应答环境胁迫最灵敏的组分，其中，光系统II(photosystem II,PSII)在高等植物对环境胁迫的响应中起着重要的作用，当外界环境和自身代谢状态发生改变时，植物会通过光合机构，尤其是PSII的调整，保护光合元件免受损伤，以维持光合功能的稳定。其中，非光化学淬灭(non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching，NPQ)是光合膜系统对过剩光能最快速的分子适应机制，过剩光能通过NPQ以热能形式耗散，因此，NPQ又被称为激发能热耗散过程。光合色素吸收过剩光能后产生的过量电子会导致植物体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生，当干旱持续发生，ROS产生和清除的动态平衡被破坏，膜脂过氧化作用加剧，导致大分子的氧化损伤和信号传递功能紊乱，膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)持续增加。研究发现，光能过剩时，至少部分NPQ机制为防止PSII中ROS的产生被调控。因此，分析干旱胁迫下植物叶片的荧光特性和膜脂过氧化作用，探究NPQ水平与膜脂过氧化程度的关系，是研究植物光合耐旱能力的重要手段之一。

叶绿素荧光动力学参数可快速、灵敏的反映PSII的光能转换、光化学效率和热耗散能力，常用于分析植物光合机构，尤其是PSII对逆境的响应。叶绿素荧光成像系统(kinetic imaging ofchlorophyll fluorometer)的发展，使叶绿素荧光参数的变化能更为直观的反映在完整叶片上。

植物细胞叶绿体中的ROS主要包括O₂^.-、H₂O₂、·OH^-、¹O₂等，ROS具有很高的反应活性，可与许多不同的化合物发生反应。通过化学发光法、紫外-可见吸收分光光度法、荧光分光光度和荧光染色法及组化定位等方法，根据反应生成物或反应物变化程度，可间接对ROS进行定性或定量分析。其中，氮蓝四唑(NBT)在O₂^.-作用下还原生成不溶于水的蓝色甲臢染料，常用于分析O₂^.-的组织化学定位；二氨基联苯胺(DAB)与H₂O₂聚合生成棕色物质，用于分析H₂O₂的组织化学定位。