提交人：李新国
高温强光下Ca2+对花生光系统的保护作用
王芳1，2，孟静静2，杨莎2，郭峰2，万书波2，孟庆伟1，李新国2*
1山东农业大学生命科学学院 泰安 271018；
2山东省农业科学院高新技术研究中心，山东济南，250100。
*通讯作者：email: lixinguo@tom.com; wansb@saas.ac.cn; Tel:0531-83179047
摘要
高温强光胁迫是影响我国花生产量的主要因素之一，高温强光下花生吸收的光能来不及耗散，由光激发产生的多余电子就会通过Mehler反应传到O2产生活性氧在光合器官积累，而活性氧积累很容易对光系统造成伤害。有研究表明钙离子可以缓解环境胁迫对植物的伤害。我们以花生（Arachis hypogaea L.）品种花育22为研究对象，采用不同的钙离子浓度处理（0mmol L-1、6mmol L-1、12mmol L-1），取生长15-25天的植株，选取生长一致的功能叶片进行离体高温强光处理,每一处理3个重复。温度为42℃，光强定为1200 µmol·m2·s-1，分别测定了活性氧的积累，荧光参数FV/FM、qp，MDA含量、SOD、CAT、APX、脯氨酸含量、可溶性糖含量、类囊体膜等指标,并通过BN-PAGE探究高温强光下钙离子对类囊体膜的影响。通过研究发现，6mmol L-1、12mmol L-1处理的花生植株相对于0mmol L-1处理的不同酶活性高、可溶性糖和脯氨酸含量高，MDA积累量少，随着钙离子浓度的升高，最大光化学效率FV/FM和光学学猝灭系数qp越高。说明钙离子可以提高花生酶活性，增加保护性物质的积累，减少有害物质MDA的积累从而减少膜质的过氧化，增加了PSII的开放程度，减少过剩光能对PSII 的伤害，保护花生的光系统。BN-PAGE的研究结果发现6mmol L-1和12mmol L-1 Ca2+处理植株类囊体膜降解明显减少，说明钙离子可以保护类囊体膜蛋白的降解。
关键词：花生；钙；光系统；活性氧
外源钙通过钙信号途径启动花生叶片叶黄素循环
杨莎，郭峰，王芳，孟静静，万书波*，李新国*
山东省农业科学院高新技术研究中心，山东济南，250100。
*通讯作者：email: lixinguo@tom.com; wansb@saas.ac.cn; Tel:0531-83179047
摘要
以花生（Arachis hypogaea L.）品种花育22为材料，分别用0、6 mmol·L Ca(NO3)2培养花生幼苗，高温（40°C）强光（1 200 μmol m-2 s-1）处理5 h，测定处理前后花生叶片PSII最大光合效率（Fv/Fm）研究表明，高温强光下外源施钙植株叶片的Fv/Fm比对照植株高，说明PSII（光系统II）的功能发生了光抑制，而且Ca(NO3)2处理缓解了花生叶片光合作用的光抑制。植物发生光抑制时, 往往伴随非辐射能量耗散的增加, 这种非辐射能量耗散通常可用荧光参数的NPQ（非光化学猝灭系数）来检测。其中，组分qf与叶黄素循环过程中Z与A的形成密切相关。高温强光胁迫下，施钙花生幼苗中的NPQ值与qf增加幅度较大；叶黄素循环过程中脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)均升高，整体变化趋势与NPQ的趋势相一致，但施钙植株增加更为明显。D1蛋白位于PSII反应中心，是PSII复合体发生光破坏的靶位点。为了探究高温强光处理对D1蛋白修复过程的影响，分别提取处理0、3、6小时的花生叶片类囊体膜，分别进行SDS-PAGE和Western blot分析来检测在不同胁迫时间下D1蛋白含量的变化。结果表明，外源施钙有利于D1蛋白含量的累积。分别用5 mM EGTA（钙离子螯合剂），2 mM LaCl3（钙离子通道抑制剂）以及0.05 mM CPZ（CaM拮抗剂）处理花生幼苗来研究其对叶黄素循环过程中脱环氧化过程及钙离子级联途径中钙结合蛋白表达的影响。结果均表明Ca2+和CaM共同参与调节了光系统过剩能量耗散，减轻了高温强光胁迫下花生叶片光合作用的光抑制。
关键词：花生；钙；光抑制；叶黄素循环；D1蛋白
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