|
葉綠素測(cè)定儀對(duì)植物基因營養(yǎng)的研究
葉綠素是植物進(jìn)行光合作用最主要的參與者，沒有葉綠素，植物就不可能進(jìn)行光合作用。葉綠素含量的高低，決定了植物光合作用的效率，它控制著光合速率和光合產(chǎn)物，從而直接影響著作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。葉綠素也分為好多種，有葉綠素a，葉綠素b，葉綠素c和葉綠素d，但是一般的植物中葉綠素a，葉綠素b含量比較多，而另外兩種比較少。葉綠素a存在于光反應(yīng)中心和天線復(fù)合物中,而葉綠素b只存在于天線中。天線復(fù)合物是捕光復(fù)合物,又稱捕光葉綠素2蛋白質(zhì)復(fù)合物,起到吸收光能及傳遞光能到作用中心的作用,調(diào)控著作物對(duì)不同環(huán)境特別是光條件的適應(yīng)能力,從而控制著光合作用的強(qiáng)度。已有研究表明,弱光條件下,葉綠素a /b的比率更低,但天線復(fù)合物所占的比例卻更高。Tanaka等研究指出葉綠素b是天線復(fù)合物的調(diào)控者,因此研究葉綠素b的合成調(diào)控將更好理解植物適應(yīng)不同光密度的機(jī)制。而如果我們需要了解植物中葉綠素含量的多少，我們可以借助SPAD502葉綠素儀或者葉綠素含量?jī)x來測(cè)定，其中SPAD502葉綠素儀是一款手持式儀器，可以將其直接帶到田間，隨時(shí)進(jìn)行測(cè)定，方便快速。
最近,一些編碼葉綠素合成的基因已被分離出來,葉綠素a氧化酶( chlorophyll a oxygenase, CAO)就是其中之一。研究表明, CAO是由葉綠素a合成葉綠素b時(shí)和必要酶。Esp ineda等通過研究缺失和滲漏擬南芥葉綠素氧化酶基因(AtCAO)發(fā)現(xiàn),缺失AtCAO 基因的情況下,不能檢測(cè)到或是檢測(cè)到很少量的葉綠素b。AtCAO受葉綠素b的反饋調(diào)控,弱光的條件下,葉綠素a /b的比率降低,葉綠素b含量增加,反饋抑制AtCAO 基因的轉(zhuǎn)錄水平。眾所周知,葉綠素含量與氮營養(yǎng)密切相關(guān),葉綠素總量、葉綠素a與總氮量以及葉片中銨態(tài)氮含量的相關(guān)系數(shù)在0.520 – 0.557 之間,呈顯著相關(guān) ( P < 0105) ,而且從葉色分布的特點(diǎn)還可以診斷作物的氮素營養(yǎng)。本試驗(yàn)利用PCR技術(shù)對(duì)Tos17插入1個(gè)可能的葉綠素a氧化酶基因的插入位點(diǎn)進(jìn)行鑒定和純合體篩選,并分析了此基因在不同氮營養(yǎng)下的表達(dá)特征,為進(jìn)一步利用該突變體研究此基因的功能和與氮營養(yǎng)的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。
鑒定到Tos17插入突變的基因,根據(jù)其蛋白質(zhì)序列的分析,含有兩個(gè)保守的結(jié)合位點(diǎn)即Rieske Fe2S蛋白結(jié)合位點(diǎn)和單核心鐵結(jié)合位點(diǎn),是一個(gè)氧化酶,類似于已鑒定的衣藻和擬南芥的葉綠素a氧化酶基因,能夠催化葉綠素a合成葉綠素b ,命名此基因?yàn)镺sCAO。利用PCR技術(shù)鑒定到Tos17插入在此基因的第5個(gè)外顯子區(qū)域,而且從9株水稻中鑒定到3株純合突變體,為直接利用此突變體研究其功能奠定了基礎(chǔ),避免了盲目性。眾所周知,葉綠素與氮營養(yǎng)密切相關(guān),本研究結(jié)果也表明單一銨營養(yǎng)抑制了OsCAO的表達(dá),而氮脅迫增強(qiáng)了此基因的轉(zhuǎn)錄水平,這可能與影響葉綠素含量特別是葉綠素b的含量密切相關(guān),而色素的含量變化可以作為植物預(yù)防外界脅迫的一種保護(hù)措施。李寶珍等研究不同形態(tài)氮和氮饑餓條件下總?cè)~綠素及其葉綠素a和b的特點(diǎn),結(jié)果表明單一的銨營養(yǎng)顯著增加了總?cè)~綠素和葉綠素b的含量,而氮饑餓條件下總?cè)~綠素和葉綠素b的含量,這恰好與Os2CAO的表達(dá)相反。正如對(duì)擬南芥AtCAO 的研究發(fā)現(xiàn),葉綠素b含量增加,反饋抑制A tCAO的轉(zhuǎn)錄水平。
水稻葉綠素a氧化酶與葉綠素的含量和氮營養(yǎng)密切相關(guān),此基因的鑒定及其純合體突變種的獲得,對(duì)于有目的進(jìn)一步的研究其功能,以及探究植物對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)性有重要的作用。
葉綠素測(cè)定儀 http://www.ny-17.com/
|
