[发明专利]一种提高玉米高温胁迫下光合电子传递的方法

说明书

本发明公开了一种提高玉米高温胁迫下光合电子传递的方法，属于生物科学技术领域，本发明提供外源海藻糖在促进高温胁迫下玉米中的光合电子传递的方法，外源海藻糖可以提高高温胁迫下玉米全链、PSII以及PSI的光合电子传递链活性。本发明在高温胁迫(42℃)和室温(25℃)条件下培育海藻糖预处理的玉米幼苗，测量了光合电子传递活性、叶绿素荧光值和P700吸收、快速叶绿素荧光诱导曲线、PQ大小和P700+初始还原速率等参数，提出了一种海藻糖促进玉米幼苗叶片光合电子传递的作用。

技术领域

本发明涉及生物科学技术领域，特别是涉及一种提高玉米高温胁迫下光合电子传递的方法。

背景技术

近年来，温室效应引起的异常高温天气的频繁发生已成为制约作物生长发育的一个非常重要的环境因素。在世界三大农作物中，玉米产量最高。由于气温每升高1℃，作物产量可减少17％(Lobell等人，2003年)，因此，高温对玉米生产的不利影响日益受到关注。

光合作用极易受到高温的影响，因为高温不仅损害光合色素、光系统、电子传递而且还影响碳同化(Ashraf等人，2013年)。高等植物中存在两种形式的光合电子传递：线性电子传递：水→PSII→PQ→Cytb6f→PC→PSI→Fd→FNR→NADP⁺和环式电子传递(CEF)：PSI→Fd→PQ→Cytb6f→PC→PSI。高温会降低光合效率，产生光抑制，从而导致过剩光能的产生，这主要发生在PSII、PQ和PSI中(Mathur等人，2014；Song等人，2014)。PSII对温度非常敏感。高温胁迫可降低其供体侧和受体侧的活性，破坏其反应中心(Yan等人，2013)。此外，高温胁迫还导致类囊体膜重组、D1和D2蛋白结构变化以及QA和QB电子载体之间氧化还原平衡的改变，从而造成QA-QB电子传递的抑制(Cao和Govindjee，1990)。在光合反应中，PQ库的氧化还原条件也受到调控。高温胁迫可导致其过度还原，增加类囊体中的△pH水平(Mathur等人，2014)。此外，伴随着质子进入类囊体腔的PQH₂氧化，被称为线性电子传递中的限速步骤，因为其氧化速率(约1-20ms)比其他过程(约1ms)要慢得多(Yamori和Shikanai，2016)。PSI活性比PSII稳定(Havaux，1993)。中等程度的高温可以增加PSI活性、类囊体的跨膜质子梯度以及环PSI的CEF(Bukhov et al.，1999；Bukhov et al.，2000)。C4植物光合作用所需的额外ATP由环PSI的CEF提供(Havaux等人，2005)。此外，高温还显著改变了电子传输链中每个组分的氧化还原平衡，从而推动电子传递到PSI(Bukhov等人，2000)。

因此，需要提供能够促进高温胁迫下玉米中的光合电子传递的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高玉米高温胁迫下光合电子传递的方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种提高玉米高温胁迫下光合电子传递的方法，玉米幼苗期添加外源海藻糖。

进一步地，外源海藻糖提高高温胁迫下玉米全链、PSII以及PSI的光合电子传递链活性。

进一步地，所述外源海藻糖的浓度为0.5mmol/L。

发明人提供外源添加海藻糖研究了玉米高温胁迫下的光合电子传递活性。添加外源海藻糖的植株在正常条件下生长正常，在高温胁迫条件下生长优于对照，且能促进植株早熟，缩短生长周期。

本发明公开了以下技术效果：

本发明在高温胁迫(42℃)和室温(25℃)条件下培育海藻糖预处理的玉米幼苗。然后测量了光合电子传递活性、叶绿素荧光值和P700吸收、快速叶绿素荧光诱导曲线、PQ大小和P700+初始还原速率等参数，提供了一种海藻糖对玉米幼苗叶片光合电子传递的作用，为进一步阐明海藻糖介导的玉米耐热性调控机制提供了理论依据。