干旱条件下DCMU对高表达转C4-pepc水稻的花青素合成基因及其相关信号的影响

分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2017-11-29 合作期刊: 《中国生态农业学报》

何亚飞（1,2） 许梦洁 李霞

摘要： 为了揭示高表达转玉米C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC, EC 4.1.1.31)基因水稻(PC)在耐旱中光合与花青素调节途径的内在联系, 本研究以PC和未转基因野生型原种(WT)的水培苗为试验材料, 在4~5叶期, 通过50 µmol∙L-1光合抑制剂DCMU[3-(3’,4’-dich-lorophenyl)-1,1-dimethylµrea]预处理1 h, 观察在12% PEG-6000模拟干旱处理下的表现。结果表明, 在模拟干旱条件下, DCMU预处理使两种供试材料相对含水量显著下降, 且PC相对含量显著高于WT; PC水稻中始终伴随着较高的花青素含量。从光合数据来看, 与单独12% PEG-6000处理相比, DCMU联合12% PEG-6000处理显著抑制了两种水稻材料的净光合速率、气孔导度、胞间CO2含量及羧化效率, 但PC的各指标显著高于WT。同时, DCMU联合12% PEG-6000处理显著下调两种供试材料的内源蔗糖含量, 但PC中蔗糖含量显著高于WT。进一步研究发现PC中更高的蔗糖含量与花青素合成有关转录因子bHLH(OsB1, OsB2), R2R3-MYB(OsC1), COP1(Constitutively photomorphogenic 1), HY5(Elongated hypocotyl 5)更高的转录水平同步, 下游花青素合成相关基因OsPAL, OsCHI, OsCHS, OsF3H, OsF3’H, OsDFR, OsANS的表达量增加。此外, PC水稻可能通过诱导NO和Ca2+感受干旱信号, 参与转录因子的调节, 进而参与花青素合成基因的调控, 合成较多的花青素, 增强PC水稻对干旱逆境的响应, 增强保水能力, 最终表现耐旱。

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