高温胁迫下水稻灌浆期籽粒PPDK功能及调控研究

发布时间：2016-12-02 11:21

本文关键词：高温胁迫下水稻灌浆期籽粒PPDK功能及调控研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华中农业大学》 2015年

高温胁迫下水稻灌浆期籽粒PPDK功能及调控研究

王真梅

【摘要】：水稻灌浆期籽粒发育涉及物质运输、合成组装与分配积累等复杂的代谢通路和调控过程,此过程对外部条件较为敏感,其中灌浆期高温胁迫是导致水稻产量和品质下降的主要直接影响因子之一。为了探讨高温下水稻灌浆过程中代谢变化特征,本课题组进行了不同高温下籽粒蛋白质组学研究,获得胞质型丙酮酸磷酸双激酶(cy PPDK)蛋白差异表达结果。本研究以两个灌浆期温度敏感性不同的水稻品种(9311和特籼占-25)为材料,在开花受精后对籽粒发育过程进行系列人工光温处理,从cy PPDK酶活性、转录、翻译和翻译后修饰等层面,结合灌浆动态的变化过程,探讨了高温下PPDK可能参与的籽粒代谢过程。主要结果如下:1.高温缩短了两个品种的灌浆持续时间,显著降低了籽粒的鲜重和干重。高温下9311的起始灌浆速率加快,而最大灌浆速率和平均灌浆速率受高温的影响较小;特籼占-25的起始灌浆速率受高温影响较小,最大灌浆速率和平均灌浆速率有较大增幅,灌浆持续时间缩短幅度大。2.高温降低了两个品种的碾米品质和外观品质。高温处理20 d后,两个品种的糙米率(BRR)、整精米率(HRR)和粒宽显著降低,胚乳垩白度显著增加,垩白种类为心白,特籼占-25的垩白度对高温更加敏感。3.PPDK的活性变化与籽粒灌浆程度有关,并有品种间差异。随着籽粒发育进行,PPDK活性呈下降趋势,高温处理加速了这种下降趋势。在整个灌浆持续时间内,无论是高温还是对照处理,9311的PPDK活性始终高于特籼占-25的。4.PPDK蛋白具有明显的翻译后修饰等活性调节特征,高温促进了PPDK磷酸化,使PPDK活性降低。通过制备水稻胞质型PPDK和PPDK-Thr527磷酸化特异性抗体,检测了PPDK的蛋白水平及527位Thr的磷酸化水平。在20 DAF内,无论是高温处理还是对照处理,两个品种的PPDK蛋白总体上都呈现下调表达的趋势,同时伴随着PPDK-Thr527磷酸化水平的升高,高温处理加剧了这些变化趋势。与9311相比,特籼占-25的PPDK蛋白对高温更加敏感,其PPDK-Thr527磷酸化水平也较高。PPDK的快速磷酸化机制为PPDK的活性与PPDK的蛋白水平不相符之间的矛盾提供了一个合理的解释。近年来,PPDK在植物非光合组织中的功能开始受到关注,本研究结果初步证实胞质型PPDK参与了水稻籽粒形成过程中对高温胁迫的响应,为进一步探究其作用机理,指导水稻生理育种提供了参考。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

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