钙离子对冷胁迫下花生光作用与ahcam基因的表达课件

Ca2+对（夜）冷胁迫下花生光合作用 与AhCaM基因表达的调控作用,学 院： 土地与环境学院 专 业： 农业资源与环境 姓 名： 王瑜之 学 号： 13614004 指导教师： 刘轶飞讲师,前言,起源于南美洲热带地区的喜温作物花生（Arachis hypogaea）是世界重要的油料和经济作物，也是重要的食用蛋白源和食用植物油源（禹山林, 2008）。低温是限制花生地理分布和生产的主要环境因子之一 。低温对冷敏感型植物生理代谢的影响是多方面的，其中光合作用（包括敏感的光合膜系统）是首先被影响的进程之一。因此，研究低温对花生光合作用的影响机制并提出相应的调控措施，具有重要的理论意义和商业价值。,为什么联想到Ca2+？,前言,Ca2+作为植物营养的必需元素之一，不仅是植物细胞的一种结构物质，而且作为偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使。胞内Ca2+浓度的特定变化（被称为Ca2+指纹）诱导特定生理反应。某种特定的“Ca2+指纹”诱导产生特定的生理反应 。相关研究表明，钙在调控小麦、水稻、烟草等作物冷逆境下的光合作用方面具有良好的调控效果。,前言,截至目前，有关Ca2+对（夜）冷胁迫下花生光合作用与AhCaM基因表达的调控作用还不清楚。因此，本试验通过在（夜）冷胁迫（8）下生长的花生幼苗上喷施不同浓度的CaCl2 和相应抑制剂进行调控处理，筛选出（夜）冷胁迫下提高花生光合作用的适宜CaCl2浓度及其作用抑制剂，并进一步研究了CaCl2、EGTA（Ca2+螯合剂）与TFP（钙调蛋白拮抗剂）对于AhCaM基因表达的影响。,材料与方法,1.供试的花生品种 ：,“丰花1号”花生产业体系惠赠,2.试验研究内容与方法：,各处理均采用盆栽土培试验（具底孔栽培塑料盆R*H=20*26 cm），每盆一株，统一浇水确保一致。盆栽土壤养分本底含量为，碱解氮109.85 mg/kg、速效磷47.25 mg/kg、速效钾95.16 mg/kg、全钙7360.46 mg/kg。,（夜）冷胁迫处理试验：人工气候箱温度、湿度、光照处理方式为夜间低温8、60%、0 mol/(m2s），昼间适温25、60%、1000 mol/(m2s），培养室内CO2浓度为（40050）mol/mol。 非胁迫对照试验：人工气候箱温度、湿度、光照处理方式为夜间适温20、60%、0 mol/(m2s），昼间适温25、60%、1000 mol/(m2s），培养室内CO2浓度为（40050）mol/mol。,材料与方法,（1）不同浓度CaCl2对（夜）冷胁迫下花生幼苗光合作用的影响研究：于夜间冷胁迫处理前两天（每天pm 4:00各一次，共两次）进行处理，分别于叶面喷施0 mmol/L CaCl2（Ca0）、5 mmol/L CaCl2（Ca5）、15 mmol/L CaCl2（Ca15）与25 mmol/L CaCl2（Ca25），以非胁迫幼苗喷施清水为对照（CK）。 （2）钙及其抑制剂对（夜）冷胁迫下花生光合作用的调控研究：于冷胁迫处理前两天（每天各一次），分别于叶面喷施适宜浓度的CaCl2以及5 mmol/L Ca2+螯合剂（EGTA）和5 mmol/L 钙调蛋白拮抗剂（TFP）进行处理，喷施清水为对照（CK）。,材料与方法,叶片光合参数测定采用Li-6400XT便携式光合测定仪于（夜）冷胁迫第二天上午10:00测定幼苗主茎倒3叶光合作用相关参数，包括净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间 CO2 浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）、气孔限制值（Ls），并按以下公式计算水分利用率（WUE）：WUE=Pn/Tr。,材料与方法,3.叶片光合参数的测定,材料与方法,4.花生钙调蛋白（CaM）的克隆,4.1丰花1号花生总RNA的分离及检测,4.2钙调蛋白（AhCaM）基因cDNA片段的PCR扩增与电泳检测 4.3克隆,5.数据处理,统计分析采用Excel 2007与DPS软件，用LSD法对数据进行方差分析和差异显著性检验。,结果和分析,1.（夜）冷胁迫下不同浓度Ca2+对花生叶片光合气体交换参数的影响,a,d,c,a,b,a,c,b,a,ab,结果和分析,a,d,cd,b,c,a,c,bc,ab,b,结果和分析,2.（夜）冷胁迫下不同浓度Ca2+对花生叶片气孔限制值和水分利用率的影响,a,d,ab,c,d,a,b,ab,a,a,15 mmol/L CaCl2（Ca15）处理是（夜）冷胁迫下较适宜的调控浓度。,3 .Ca2+及其抑制剂对（夜）冷胁迫下花生光合作用的调控,结果和分析,b,c,a,c,c,b,b,a,a,bc,b,c,a,b,bc,c,结果和分析,a,ab,c,b,a,b,b,b,CaCl2中的Ca2+具有缓解冷胁迫对花生叶片光合作用影响的调控效果。,结果和分析,4.花生与其它重要作物钙调蛋白（CaM）基因编码序列的分子系统发育分析,结果和分析,5.花生钙调蛋白基因表达分析,CaM基因在花生Ca2+对（夜）冷胁迫的调控中起到重要的作用。,讨论与结论,1.讨论,喷施CaCl2预处理显著提高了（夜）冷胁迫下花生叶片的Pn；而EGTA和TFP预处理则进一步降低了（夜）冷胁迫下花生叶片的Pn，说明Ca2+预处理有效的缓解（夜）冷胁迫导致的净光合速率的降低，使Pn维持在一定水平。Ca2+预处理减小了（夜）冷胁迫下Gs、Ci和Tr的下降幅度，因此推断Ca2+通过维持一定的气孔导度，来减轻（夜）冷胁迫对花生叶片光合作用的不利影响；而经Ca2+螯合剂EGTA和CaM拮抗剂TFP预处理后阻断了Ca2+的效果，加重了因气孔限制而导致了花生光合作用的降低。,讨论与结论,植物为适应各种外界环境刺激，以最大限度的减少逆境对自身的伤害，在长期的进化过程中，从对逆境信号的感知、胞间转导和传递到最终表达各种逆境基因，产生适应性，形成了一系列复杂的逆境信号传递的分子机制。本研究通过EGTA和TFP进一步反向证明了Ca2+对花生的调控作用，并且TFP的负调控效果大于EGTA的负调控效果，这说明CaM在花生光合作用的钙素调控的实现方面占有重要地位，这当中的具体机制有待进一步探讨。,讨论与结论,2.结论,Ca2+主要通过提高（夜）冷胁迫后花生叶片的气孔导度，进而缓解（夜）冷胁