全 文 ：书西北植物学报!
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!"#$%&#%&()$*+,""-.)/#0-/
!!
文章编号$
#"""()"!*
"
!"#$
#
"%(#&!$("+
收稿日期$
!"#$("*(",
%修改稿收到日期$
!"#$("&(!%
基金项目$国家自然科学基金"
$",+#",#
#%山西省自然科学基金"
!""&##"#
#
作者简介$常阿丽"
#%&,
#!女!在读硕士研究生!主要从事植物细胞学研究&
-(./01
$
,"%*,#*,*
!22
345.
"
通信作者$韩
!
榕!博士!教授!主要从事细胞生物学&
-(./01
$
667891
!:
/655345.34;
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对小麦幼叶
叶绿素荧光和
()*+,-.
活化酶的影响
常阿丽!毛晓芳!韩
!
榕"
"山西师范大学 生命科学学院细胞工程研究所!山西临汾
")#"""
#
摘
!
要$选用小麦
<=+##$
(品种为材料!人工模拟
>?(@?
激光"
*.A
)
9
#
)
..
!
#*增强
BC(D
"
#"3&EA
)
.
!
)
F
#
#辐射及两者复合辐照进行处理!利用叶绿素荧光仪*考马斯亮蓝
G(!*"
染色法和
HIJ
技术研究
+F
龄小麦幼
苗叶绿素荧光特性*
JKL0945
活化酶含量*基因表达量及其基因序列的变化&结果表明$"
#
#与对照组相比!增强
BC(D
辐射后!小麦幼苗叶绿素荧光特性减弱!
JKL0945
活化酶含量及其基因表达量均下降%而低剂量的
>?(@?
激
光辐照后能够在一定程度上修复经
BC(D
辐射后对小麦幼苗叶绿素荧光特性所造成的损伤!且使
JKL0945
活化酶
含量及其基因表达量上升&"
!
#与对照组相比!经
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射以及两者复合辐照处理后基因序
列均出现两个相同的点突变!但并未造成氨基酸序列的变化&研究认为!低剂量
>?(@?
激光辐照能够在一定程度
上修复受
BC(D
辐射小麦幼苗叶绿素荧光活性*
JKL0945
活化酶含量及其基因表达量的降低%
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射对小麦幼苗
JKL0945
活化酶活性的影响可能发生在其转录水平!从而使小麦光合能力发生相应的变化&
关键词$小麦%
>?(@?
激光%
BC(D
辐射%叶绿素荧光%
JKL0945
活化酶
中图分类号$
M%)*3+%
%
M+&%
文献标志码$
N
/00"-1,.0!"#$"23,"4356%&#(36+31+.5.5789.4.
:
8
;
9
<9).4",-"5-"356()*+,-.=-1+>3,".0?8"312"3>",
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R
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R
?5Q=0Q?S40?;4?9
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S6/;T0@58./1B;0U?890V
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!
S6/;T0")#"""
!
I60;/
#
=*,143-1
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W0V6

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76?/V9??F10;
R
9/9V6?./V?80/19
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"
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)
9
#
)
..
!
#!
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"
#"3&EA
)
.
!
)
F
#
#
8/F0/V05;/;F45.L0;?F8/F0/V05;
X
854?990;
R
3B90;
R
4615(
85
X
6
:
1Q1K58?94?;4?9
X
?4V85.?V?8
!
455./990?L8010/;VL1K?G(!*"F
:
?0;
R
.?V65F/;FHIJV?46;0
2
K?
!
7?
9VKF0?FV6?46/;
R
?95Q461585
X
6
:
1Q1K58?94?;4?46/8/4V?809V049
!
45;V?;V5Q8KL0945/4V0U/9?
!
46/;
R
?95Q
R
?;?
?T
X
8?9905;/;F
R
?;?9?
2
K?;4?5;9?U?;F/
:
/
R
?5Q76?/V9??F10;
R
3Y6?8?9K1V99657V6/V
$"
#
#
I5.
X
/8?F
70V6V6?45;V851
R
85K
X
!
/QV?8?;6/;4?FBC(D8/F0/V05;
!
76?/V9??F10;
R
461585
X
6
:
1Q1K58?94?;4?46/8/4V?809(
V04909/L/V?3JKL0945/4V0U/9?45;V?;V/;F0V9
R
?;??T
X
8?9905;
2
K/;V0V
:
F?48?/9?F3DKV157F59?95Q>?(@?
1/9?8088/F0/V05;4/;8?
X
/08V6?F/./
R
?5;76?/V9??F10;
R
461585
X
6
:
1Q1K58?94?;4?46/8/4V?809V04976046
4/K9?FL
:
/QV?8BC(D8/F0/V05;/;F./E?8KL0945/4V0U/9?45;V?;V/;F0V9
R
?;??T
X
8?9905;0;48?/9?F3
"
!
#
I5.
X
/8?F70V6V6?45;V851
R
85K
X
!
/QV?8>?(@?1/9?8/;F?;6/;4?FBC(D8/F0/V05;/;F45.L0;?F088/F0/V05;
R
?;?9?
2
K?;4?97?8?
X
8?9?;V?F70V6V750F?;V04/1
X
50;V.KV/V05;9
!
LKVF0F;5V4/K9?V6?46/;
R
?5Q/.0;5
/40F9?
2
K?;4?3C090L1?
!
157F59?>?(@?1/9?8088/F0/V05;4/;L?8?
X
/08?FL
:
BC(D8/F0/V05;5;461585
X
6
:
1
Q1K58?94?;4?/4V0U0V
:
5Q76?/V9??F10;
R
9V5/4?8V/0;?TV?;V/;F./E?V6?8KL0945/4V0U/9?45;V?;V/;F0V9
157?8/.5K;V5Q
R
?;??T
X
8?9905;3S
X
?4K1/V?V6/VV6?0;Q1K?;4?5Q>?(@?1/9?8/;F?;6/;4?FBC(D8/F0/V05;
5;76?/V9??F10;
R
8KL0945/4V0U/9?FK?V5V6?46/;
R
?5QV8/;9480
X
V05;/13S5V6/VV6?76?/V
X
65V59
:
;V6?V04
4/
X
/40V
:
7/946/;
R
?F/4458F0;
R
1
:
3
@"
;
A.46,
$
76?/V
%
>?(@?1/9?8
%
BC(D8/F0/V05;
%
461585
X
6
:
1Q1K58?94?;4?
%
8KL0945/4V0U/9?
!!
随着人类社会的进步!工业化进程的推进不可
避免地带来了大气的污染!引起了臭氧层的破坏!导
致到达地表的太阳紫外线
D
辐射"
BC(D
!
&"
"
$!"
;.
#增强!对地球上的生物产生一定的危害+#(!,&
BC(D
辐射增强会影响植物的生长发育*生理生化
过程以至整个地球生态系统!并造成农作物减产+$,&
目前!植物的
BC(D
效应研究主要集中在其对植物
个体的形态建成*生长抑制和生理生化效应上!包括
细胞膜伤害*光合作用和酶活性变化等方面+),&
BC(D
效应破坏植物的光合作用!导致作物减产*光
合速率降低*生产力下降等现象+*,&激光作为一种
新的技术!在生物工程上获得了广泛的应用&适当
剂量的激光辐照可以提高种子的萌发力!同时提高
酶的活性*叶绿素含量以及植物的抗逆性等&齐
智+,,*韩榕+,分别对经增强
BC(D
辐射损伤的蚕豆*
小麦幼苗进行研究!发现激光对
BC(D
损伤的幼苗
具有防护和修复作用&
#
!
*(
二磷酸核酮糖羧化酶-加氧酶"
JKL0945
#是
催化植物光合作用光化学合成和光呼吸早期反应的
关键酶!也是将
IO
!
还原成有机碳的限速酶+&,!其
活性的高低直接影响植物的净光合产量&但后来研
究发现!影响植物光合速率的限制因子不是
JKL0(
945
的总量!而是活化的
JKL0945
量+%,&
JKL0945
要
完成催化反应必须处于活化状态+#",!钝化态的
JKL0945
必须经过
JKL0945
活化酶"
JIN
#的活化才
能表现出其羧化-加氧活性!即
JKL0945
在植物体内
的活性强弱取决于
JIN
对它的活化程度&
?Z
等+##,发现!玉米低产品系中
JIN
含量很低!若人
为提高品系
JIN
水平!则其
JKL0945
活性和净光合
速率"
!
;
#都随之上升!产量增加&翁晓燕等+#!,根
据水稻光合日变化过程中
JKL0945
活性的变化规
律!提出光对光合速率影响的本质是通过
JIN
调
节
JKL0945
的初始活力而影响光合速率&
自从
S5.?U01?
等+#$,和
S/1UK440
等+#),发现
JIN
以来!人们采用
JIN
抗体研究发现!
JIN
普
遍存在于高等植物*绿藻*部分蓝细菌和古细菌之
中!这说明依赖于
JIN
的
JKL0945
活性调节机制广
泛存在于光合生物中!为体内
JKL0945
的活化机制
研究展现了良好的前景&有研究发现!小麦的
JKL0945
是一种核基因编码的叶绿体蛋白!约由
)*
E[
和
)#E[!
个亚基组成+#*,!
JKL0945
的活化是决
定叶片碳同化效率的关键因子+#,(#+,&目前
JIN
的
生理*生化和分子生物学的研究引起了人们的广泛
兴趣!成为近年来光合作用研究的重要领域之一&
据报道!
BC(D
辐照过的豌豆*黄豆和黄瓜中的
JKL0945
含量会降低+#&,&但有关
JIN
对
>?(@?
激
光和增强
BC(D
辐射响应的研究至今未见报道&为
此!本试验人工模拟
BC(D
辐射*
>?(@?
激光和复
合
>?(@?
激光
增强
BC(D
辐射的条件!研究小麦
JIN
含量及其蛋白和基因表达及序列对不同处理
环境的响应特征!分析其与光合速率的关系!为小麦
高产栽培提供理论依据&
#
!
材料和方法
B3B
!
材料及培养
试验选用小麦
<=+##$
(品种为材料!其种子
由山西省农业科学院小麦研究所提供&选取籽粒饱
满!大小均一的小麦种子!经
"3#] >
R
I1
!
浸泡消毒
后!培养于盛有双层纱布的培养皿内!每盘
$"
粒&
设置
$
次重复&
!*^
下恒温培养箱中培养!待小麦
种子露白后开始处理&
B3C
!
材料处理
小麦种子露白后开始处理&试验共设对照
"
I_
#*
BC(D
处理"
D
#*激光处理"
=
#*
BC(D
和激光
复合处理"
D=
#
)
组!各组每天的处理程序见表
#
&
其中!
BC(D
辐射强度为
#"3"&EA
)
.
!
)
F
#
!采用
紫外辐照计"
BC(D
型!北京师范大学光电仪器厂#
对
BC(D
辐射功率密度进行测定!
BC(D
灯"南京华
强!
$"W
!
%+;.
#垂直悬于培养皿的上方!通过调
整
BC(D
灯与植物培养皿之间的距离来控制
BC(D
辐射的强度&
>?(@?
激光辐照采用西北大学光电
研究所制造的
>?(@?
激光"
@(N3D)*"<<
#!
波长
,$!3&;.
!光斑直径
!..
!功率为
*)
..
!的大功率!采用
>?(@?
激光生物辐照仪"南京
激光仪器厂#测定强度!辐照时间为
!.0;
&激光处
理在光照处理后暗室中进行!以排除杂光影响&激
光处理后立即转入暗处
!*^
条件下继续培养&以
处理
+F
后的小麦幼苗叶片为样品进行指标测定&
)!&#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
$$
卷
表
B
!
各处理组的设置及处理程序
Y/L1?#
!
Y6??9V/L1096.?;V/;FV8?/V.?;V
X
854?FK8?5QF0QQ?8?;V
R
85K
X
9
处理
Y8?/V.?;V
光照时间
=0
R
6VV0.?
-"
6
)
F
#
#
BC(D
辐射时间
BC(D8/F0/V05;
V0.?
-"
6
)
F
#
#
激光辐照时间
>?(@?088/F0/V05;
V0.?
-"
.0;
)
F
#
#
暗培养时间
[/8E;?99V0.?
-"
6
)
F
#
#
I_
!!!!
& " " #,
D
!!!!
&
"
& " #,
=
!!!!
& " ! #,
D=
!!!!
&
"
& ! #,
!!
注$
I_3
对照组%
D3BC(D
辐射处理组%
=3>?(@?
激光处理组%
D=3>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射的复合处理%
"
表示光照与
BC(D
辐射同
时进行&下同&
@5V?
$
I_3I5;V8/9V
%
D3BC(D8/F0/V05;
%
=3>?(@?088/F0/V05;
%
D=3BC(D8/F0/V05;/;F>?(@?088/F0/V05;
%
"
3J?
X
8?9?;V910
R
6V/;F?;6/;4?F
BC(D8/F0/V05;/VV6?9/.?V0.?3Y6?9/.?/9L?1573
B3D
!
测定指标及方法
B3D3B
!
叶绿素荧光参数
!
上午
&
$
"
"
##
$
""
!取各
处理后生长
+F
的小麦幼苗
$
个不同位置的完全伸
展叶片!用
HN<(!#""
便携式叶绿素荧光仪"
W/1Z
!
德国#分别测定自然光条件下和内部光条件下的初
始荧光"
"
"
#*最大荧光强度"
"
.
#*
HS
#
反应中心最
大光能转换效率"
"
U
-
"
.
#*光合电子传递效率
"
#$%
#*
HS
#
实际光化学效率"
0`?1F
#*光化学荧光
猝灭系数"
&H
#和非光化学猝灭系数"
&@
#!记录数据&
BEDEC
!
()*+,-.
活力的测定
!
取新鲜小麦叶片各
#3"
R
!加入研钵中!并加入
#.=
预冷的提取介质!
研磨成匀浆&将匀浆液用
)
层纱布过滤!滤液于
!""""8
-
.0;
*
)^
下离心
#*.0;
!取上清液进行
JKL0945
活力的测定+#%,&
BEDED
!
()*+,-.
活化酶含量
!
剪取各处理组生长到
+F
的小麦幼叶各
#3"
R
!分别装入研钵内!用保鲜
膜加封!置于
&+^a8??Z?8
冰箱内充分冷冻!待冷
冻完全后取出!迅速研磨成粉末!采用李卫芳等+#*,
方法进行
JKL0945
活化酶的纯化&采用考马斯亮蓝
G(!*"
染色法在
*%*;.
光下比色测定!用牛血清蛋
白为标准品作标准曲线测定蛋白含量&
BEDEF
!
半定量
(G#H7(
以及测序分析
!
取各处理
组生长到
+F
时的小麦幼叶各
#"".
R
!迅速转移至
液氮中研磨成粉末!采用
Y80Z51
法按试剂说明书提
取各组小麦的总
J@N
!进行琼脂糖电泳"
#*"C
!
#"
"
#*.0;
#检测
J@N
完整性!并用紫外分光光度计
测定各处理组中
O[
!,"
-
O[
!&"
的值!测定
J@N
纯
度&根据
@IDb
上已注册的
JIN
基因序列为模板!
用
H80.?H80.0?8*3"
软件设计如下引物$
JINa
"
*c(
GINYIGYGGNIYIIIYIYYI($c
#*
JINJ
"
*c(GNI(
IIYYGIINIIIINGNYNI($c
#*
N4V0;a
"
*c(GYYII(
NNYIYNYGNGGGNYNINIGI($c
#和
N4V0;J
"
*c(G(
NNIIYIINIYGNGNNINNINYYNII($c
#&
使用
H80.?S480
X
VJY(HIJ _0V
试 剂 盒"购 自
Y/_/J/
公司#!用
H80.?S480
X
VJY/9?
将
J@N
合成
4[@N
!再取反应液的一部分作为模板!由
Y/_/J/-T
$
&
>S
进行
HIJ
扩增!以小麦稳定表达的肌动蛋白
基因
N4V0;
为对照!进行
JY(HIJ
分析&
HIJ
产物经
过低熔点琼脂糖凝胶电泳并用凝胶回收试剂盒纯化
回收后!送至公司测序!序列结果采用
D1/9V
程序和
C?4V58@YbNFU/;4?#"
软件进行分析&
BEDEI
!
实时荧光定量
H7(
分析
!
取各处理组生长
到
+F
的小麦幼叶各
#"".
R
!提取各组
J@N
!用实时
荧光定量
HIJ
检测扩增效率&使用
S` DJ
$
H8?.0T
-T$
&
Y<
#
"
Y10J@/9?>H1K9
#"购自
Y/_/J/
公司#进
行扩增!
JIN
引物为
a
"
*c(GINYIGYGGNIYIIIY(
IYYI($c
#和
J
"
*c(GNIIIYYGIINIIIINGNYNI(
$c
#%内参基因
#&S8J@N
为
a
"
*c(IIYGINYNIIG(
INGIYNGGN($c
#和
J
"
*c(GIGGIGINNYNIGNNY(
GIIII($c
#!均由
Y/_/J/
公司合成&实时荧光定
量
HIJ
的结果采用
!

##
IY方法进行基因表达的相
对定量分析计算&
!
!
结果与分析
CEB
!
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对小麦幼苗叶
绿素荧光参数的影响
叶绿素荧光参数是反映叶片光合性能的重要指
标&表
!
显示!与
I_
组相比!经
BC(D
辐照"
D
#处
理后!小麦幼苗的
"
"
*
"
.
*
"
U
-
"
.
*
#$%
*
0`?1F
*
&H
均
显著下降!而
&@
值却显著升高!说明
BC(D
辐照使
光合电子传递速率下降!光合作用强度减弱+!"(!#,%经
>?(@?
激光和
BC(D
复合处理"
D=
#后!小麦幼苗的
"
"
*
"
.
*
#$%
*
0`?1F
均比
I_
和
D
处理显著上升!
"
U
-
"
.
*
&H
*
&@
值均与
I_
相近!而
"
U
-
"
.
*
&H
比
D
处
理显著增加!
&@
却显著下降%在所有处理中!单独
>?(@?
激光辐照处理"
=
#小麦幼苗的
"
"
*
"
.
*
"
U
-
"
.
*
*!&#
%
期
!!!!!!
常阿丽!等$
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射对小麦幼叶叶绿素荧光和
JKL0945
活化酶的影响
表
C
!
不同辐照剂量处理下小麦幼叶叶绿素荧光参数比较
Y/L1?!
!
Y6?45.
X
/8095;5Q461585
X
6
:
1Q1K58?94?;4?
X
/8/.?V?895Q76?/V1?/U?9K;F?8F0QQ?8?;V6/;F1?
R
85K
X
9
处理
Y8?/V.?;V
"
"
"
.
"
U
-
"
.
#$% 0`?1F
&H &@
I_ !&#d&3%,*4 ##%)d!*3$+%L "3+&,d"3"#!L !!3#*d,3%$)L "3"!%d"3""*/ "3%,*d"3##+L4 "3"$&d"3""&L
D !*"d*3*"$/ ##+#d#$3%*$/ "3++#d"3"#)/ !"3$!d$3+,%/ "3"!,d"3""!/ "3%*,d"3"*,/ "3"))d"3""*4
D= !,)d)3!$+L #!)%d%3*"#4 "3+&*d"3"#!L $$3*#d)3)%$4 "3")$d"3"")4 "3%*%d"3",#L "3")"d"3""!L
= !%#d,3%&,F #$)&d#,3%&&F "3+%!d"3"#$4 **3#+d,3%*#4 "3"+"d"3""+F "3%,&d"3"%+4 "3"$)d"3""$/
!!
注$
"
"
3
初始荧光强度%
"
.
3
最大荧光%
"
U
-
"
.
3
最大光化学效率%
#$%3
光合电子传递效率%
0`?1F3HS
#
实际光化学效率%
&H
3
光化学荧光猝灭系数%
&@
3
非光化
学猝灭系数&同列不字母相表示处理间在
"3"*
水平存在显著差异&
;e$
!平均值
d
标准差&
@5V?
$
"
"
3b;0V0/1Q1K58?94?;4?
%
"
.
3%
"
U
-
"
.
3X
65V546?.04/1?QQ040?;4
:
%
#$%3N
XX
/8?;V?1?4V85;V8/;9
X
58V8/V?9
%
0`?1F3-QQ?4V0U?
2
K/;VK.
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0?1F5Q
X
65V59
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#
%
&H
3H65V546?.04/1MK?;460;
R
%
&@
3@5;(
X
65V546?.04/1
2
K?;460;
R
3Y6?F0QQ?8?;V;58./11?VV?890;V6?9/.?451K.;0;F04/V?90
R
;0Q0(
4/;VF0QQ?8?;4?/.5;
R
V8?/V.?;V9/V"3"*1?U?13;e$
!
.?/;9dS[3
#$%
*
0`?1F
*
&H
均最高!而
&@
值最低!说明此时小麦
叶片中光活化酶
JKL0945
的催化作用最强!
HS
#
反
应中心的能量捕获效率最高!叶片的光合能力最强&
总之!
BC(D
辐照处理能够减弱小麦幼苗的叶绿体
荧光活性!降低小麦的光合能力%而低剂量
>?(@?
激光辐照后能够在一定程度上修复经
BC(D
辐射后
对小麦幼苗造成的损伤!使光合能力有所恢复&
CEC
!
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对小麦幼叶
()*+,-.
活力的影响
如图
#
所示!与
I_
组相比!
D
组小麦幼叶
JKL0945
活力极显著降低了
)+3+$]
"
!
$
"3"#
#%与
D
组相比!
D=
组小麦幼叶
JKL0945
活力极显著上升
#*&3,+]
!且高于
I_
组
$*3!"]
%
=
组的
JKL0945
活力比
I_
组极显著高出
##%3$)]
&这说明
BC(D
辐射处理降低了小麦幼叶
JKL0945
活力!适宜剂量
>?(@?
激光在一定程度上修复
BC(D
对
JKL0945
活
力造成的损伤!而单独激光处理后
JKL0945
活力最
高!即激光可以使小麦
JKL0945
活力提高&
CED
!
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对小麦幼叶
(7=
含量的影响
如图
!
所示!
D
组处理小麦幼叶
JIN
蛋白含量
比
I_
组降低了
!3)#]
!但差异不显著%复合处理
D=
组幼叶
JIN
蛋白含量较
D
组显著上升
)3!%]
!
且略高于对照组
#3+&]
%
=
组的
JIN
蛋白含量较
I_
组高
$3+!]
!但差异不显著&表明在本实验条
件下!增强
BC(D
辐射在一定程度上抑制了小麦幼
叶
JKL0945
活化酶的合成!适宜剂量
>?(@?
激光辐
照在一定程度上促进了
JKL0945
活化酶的合成!从
而缓解
BC(D
辐射对幼苗光合作用伤害&
CEF
!
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对小麦幼叶
12!
基因表达的影响
CEFEB
!
实时荧光定量
H7(
分析
!
不同处理下生长
+F
的小麦幼苗叶片
%()
基因的表达结果如图
$
图
#
!
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射
对小麦幼苗
JKL0945
活力的影响
不同大小写字母分别表示处理间在
"3"#
*
"3"*
水平存在显著差异&下同
a0
R
3#
!
-QQ?4V5Q>?(@?1/9?8/;F?;6/;4??FBC(D
8/F0/V05;5;76?/V9??F10;
R
98KL0945
Y6?F0QQ?8?;V4/
X
0V/1/;F;58./11?VV?890;F04/V?
90
R
;0Q04/;VF0QQ?8?;V/.5;
R
V8?/V.?;V9/V"3"#/;F
"3"*1?U?1
!
8?9
X
?4V0U?1
:
%
Y6?9/.?/9L?157
图
!
!
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射对
小麦幼叶
JKL0945
活化酶含量的影响
a0
R
3!
!
b;Q1K?;4?5Q>?(@?1/9?8/;F?;6/;4?FBC(D
8/F0/V05;5;JIN
X
85V?0;45;V?;V5Q76?/V1?/U?9
所示&经增强
BC(D
辐照处理"
D
#后!小麦幼苗叶
片
%()
基因的表达量呈现下降趋势!比
I_
组极显
著降低了
!$3+]
%复合处理组"
D=
#较单独
BC(D
辐
射处理"
D
#的表达量极显著上升
!)3)]
!但仍低于
I_
组%
>?(@?
激光单独辐照"
=
#下
%()
基因的表
达量较
I_
组提高
%3#]
!但差异不显著&这说明
,!&#
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
$$
卷
本实验条件下小麦幼叶中
%()
基因的表达受到增
强
BC(D
辐照处理的显著抑制!而受到
>?(@?
激光
辐照的促进!
>?(@?
激光辐照能有效减轻增强
BC(
D
辐照对
%()
基因的表达的抑制作用&
CEFEC
!
半定量
(G#H7(
分析
!
选取生长
+F
的各
处理组小麦幼苗叶片进行
JY(HIJ
分析"图
)
#!
)*+
,-.
基因和
%()
基因分别得到与预期片段大小一致
的特异性扩增产物&其中!
)*,-.
基因在各处理条
件下叶片中扩增条带亮度基本相同%以此为对照!叶
片中
%()
基因在各处理条件下都有不同程度表
达&与对照组"
I_
#相比!
D
组叶片中
%()
基因的
表达水平明显降低!
D=
组的表达水平较
D
组稍高!
=
组的表达水平最高且与对照相当&由此可见!小
图
$
!
不同处理小麦幼苗叶片
JIN
相对表达量
a0
R
3$
!
J?1/V0U??T
X
8?9905;5QJIN0;76?/V
1?/U?9K;F?8F0QQ?8?;VV8?/V.?;V9
麦幼苗叶片
%()
基因表达在受到
BC(D
辐照后被
明显抑制!在受
>?(@?
激光诱导后表达量升高!
>?(
@?
激光复合处理能一定程度上缓解
BC(D
辐照对
基因表达的抑制&
CEI
!
!"#$"
激光和增强
%&#
辐射对
(7=
基因核
苷酸序列及其氨基酸序列的影响
利用
D=NSY
软件对
JY(HIJ
的扩增结果切胶
回收后进行各处理组基因序列分析!对照组序列结
果与
@IDb
上已经注册的序列结果相比对!一致性
高达
%%]
"图
*
#&
C?4V58@YbNFU/;4?#"
软件分
析各组序列结果如图
,
所示!与对照组相比!经过
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射以及两者的复合辐
照处理后!幼苗
%()
基因序列都有
!
个相同的碱基
位点发生了相同的点突变&但
C?4V58@YbNF(
U/;4?#"
软件分析各处理组
JIN
蛋白的氨基酸序
列发现!与对照组相比!其他各处理组的
JIN
氨基
图
)
!
不同处理小麦幼苗叶片
JIN
基因
表达的
JY(HIJ
分析
a0
R
3)
!
-T
X
8?9905;/;/1
:
9095Q76?/V1?/QJIN
R
?;?
0;F0QQ?8?;VV8?/V.?;V970V6JY(HIJ
图
*
!
小麦幼苗对照组
JIN
的
JY(HIJ
与
@IDb
公布序列
D1/9V
分析结果
因为采用的是
HIJ
产物测序!所以在引物结合部位测不很准!实际突变碱基已用黑色标记出来"共计
$
个位点突变#
a0
R
3*
!
D1/9V/;/1
:
9095QV6?JINJY(HIJ8?9K1V90;45;V851/;F@IDb
X
KL1096?F9?
2
K?;4?
D?4/K9?5QV6?9?
2
K?;4?F7?8?HIJ
X
85FK4V9
!
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X
80.?8L0;F0;
R
90V?.?/9K8?.?;V09;5VU?8
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!
/4VK/1.KV/V05;L/9?96/U?L??;./8E?F70V6L1/4E
"
V68??90V?9.KV/V05;
#
图
,
!
不同处理小麦幼苗叶片
JIN
部分基因核苷酸序列比较
a0
R
3,
!
JIN
X
/8V0/1
R
?;?9?
2
K?;4?/;/1
:
9095Q76?/V1?/U?90;F0QQ?8?;VV8?/V.?;V9
+!&#
%
期
!!!!!!
常阿丽!等$
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射对小麦幼叶叶绿素荧光和
JKL0945
活化酶的影响
图
+
!
不同处理小麦幼苗叶片
JIN
部分氨基酸序列比较
a0
R
3+
!
JIN
X
/8V0/1/.0;5/40F9?
2
K?;4?/;/1
:
9095Q76?/V1?/U?90;F0QQ?8?;VV8?/V.?;V9
酸序列无变化"图
+
#&以上结果说明
>?(@?
激光和
增强
BC(D
辐射对小麦幼苗
JKL0945
活化酶的影响
变化不是由于基因的突变和氨基酸变化而引起的&
$
!
讨
!
论
小麦是中国主要粮食作物!国内外研究发现!增
强
BC(D
辐射有降低植物光合速率+!!(!$,*气孔导
度+!),*光系统
#
活性+!*,的效应&而适宜的
>?(@?
激光辐照处理能加速植物的新陈代谢和生长+!,,!提
高酶活性!增加叶绿素含量!增强抗逆性+!+,&本研
究表明!适宜的
>?(@?
激光辐照可以减缓经
BC(D
辐射后造成的小麦幼苗叶绿素荧光所造成的损伤&
这是由于激光光子能够代替酶激活
NYH
的产生!
进而恢复类囊体膜
NYH
酶活性!并产生有关的生
物效应+!&,&利用
>?(@?
激光处理增强
BC(D
处理
后的小麦幼苗!有利于探索
>?(@?
激光对损伤小麦
幼苗光合作用的修复程度和修复机理!对深入研究
光合作用的机理具有重要的意义&
JKL0945
是光合作用的关键酶!对植物的光合
速率起到决定作用+!%,!但是钝化态的
JKL0945
必须
经过
JKL0945
活化酶的活化才能表现出其催化活
力+$",&
JKL0945
活化酶除了能活化
JKL0945
外!还
有
NYH/9?
的活性!在
NYH
参与下!能使
JKL0945
迅速与
IO
!
*
<
R
!\结合形成
-I<
三元复合物!从
而达到最大活化程度+#*,&探讨小麦
JKL0945
活化
酶可对小麦光合作用的研究起到非常重要的作用&
本实验选用小麦
<=+##$
(品种为材料!人工模拟
>?(@?
激光"
*.A
)
9
#
)
..
!
#*增强
BC(D
"
#"3&
EA
)
.
!
)
F
#
#辐射及两者复合辐照对小麦进行处
理!研究不同处理对小麦幼苗叶绿素荧光活性!以及
JKL0945
活化酶含量*基因表达量及其基因序列差
异的影响&结果表明!与对照组相比!增强
BC(D
辐
射处理后!小麦幼苗叶绿体荧光特性减弱!
JKL0945
活化酶含量及其基因表达量均下降%而低剂量的
>?(@?
激光辐照后能够在一定程度上修复经
BC(D
辐射后对小麦幼苗造成的损伤&可见!
JKL0945
活
化酶含量及其基因表达量对
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射的响应与光合特性的变化具有很强的一
致性&同时!对不同处理下的小麦幼苗叶片
JKL0(
945
活化酶基因序列进行测序发现!与对照组相比!
经
>?(@?
激光和增强
BC(D
辐射以及两者的复合
辐照处理后!都有
!
个相同的碱基位点发生了相同
的点突变!但它们的氨基酸序列比对结果与对照相
比无变化!即碱基的突变对
JKL0945
活化酶翻译水
平上并未造成影响&推测经
BC(D
辐照后
JKL0945
活化酶含量的减少归结于转录水平上
JKL0945
活化
酶基因表达量的降低!从而使
JKL0945
活化酶对
JKL0945
的活化能力减弱!引起
JKL0945
与
IO
!
*
<
R
!\结合形成
-I<
的三元复合物减少!活性氧的
产生速度和清除速度失调!对光合机构产生破坏作
用!致使光化学效率降低&所以!增强
BC(D
辐射处
理后!
JIN
的含量和基因表达水平的下降是引起小
麦幼苗光合功能降低的重要原因&
&!&#
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