砧木信号物质对接穗循环电子流的调控及其与耐高温的关系

夏季高温是制约山核桃生长和发育的主要环境因子。申请人前期开展了我国特色干果树种山核桃的耐高温研究, 发现在高温胁迫下，以湖南山核桃和化香为砧木的嫁接山核桃的光合作用耐高温能力明显高于本砧嫁接山核桃与实生苗，而且前者的PSI循环电子流也明显高于本砧嫁接山核桃与实生苗，这一变化又与水分养分的吸收利用没有相关。因此，本项目拟从砧木木质部液的信号物质入手，寻找高温胁迫下不同嫁接山核桃砧木木质部信号物质的差异，并分别通过体内和体外试验研究这些信号物质的变化和接穗PSI循环电子流上升的相互调控关系。同时通过研究PSII功能、Calvin循环指标，明确PSI循环电子流的上升对增加嫁接山核桃光合系统耐高温能力的贡献。

夏季高温是制约山核桃生长和发育的主要环境因子。本项目根据前期的研究结果，研究嫁接山核桃不同砧木的木质部信号物质的成分和含量差异，以及砧木主要的信号物质差异与高温处理下叶片PSI循环电子流的变化的相互关系。还研究了高温胁迫下PSI循环电子流在维持叶片光合作用功能上的作用。发现以湖南山核桃为砧木的嫁接山核桃的耐高温能力最强，以美国山核桃为砧木的其次，而且不同砧木嫁接山核桃木质部液成分有不同程度的差异，其中以根源激素差异最为显著。结果表明湖南山核桃、美国山核桃为砧木的嫁接山核桃具有更强的抗高温能力和根源激素有很大关系。高温胁迫下，以湖南山核桃、美国山核桃为砧木的嫁接山核桃中对抗霉素A不敏感的循环电子传递速率明显高于本砧嫁接山核桃和实生苗，结果表明嫁接山核桃叶片中存在两条循环电子传递可能都起了重要作用，但是以对抗霉素A不敏感的循环电子传递为主要途径。进一步研究发现两条PSI循环电子传递途径的核心蛋白NDH和PGR5的mRNA水平的变化与生理活性的测定也非常一致，而且在抗霉素A处理下，PGR5的mRNA表达也发生明显下降，这些研究结果表明，以湖南山核桃为砧木的嫁接山核桃具有较高的耐高温能力的一个重要原因是由于该嫁接山核桃具有很高的依赖于NDH的PSI循环电子速率。不同砧木嫁接山核桃高温敏感性差异与Rubisco活化状态有很大关系，而Rubisco活化状态又和细胞内ATP含量相关，这说明引起不同砧木嫁接山核桃高温下Rubisco活化状态差异可能和PSI循环电子流的差异密切相关。本项目还研究了高温胁迫下外源信号物质处理对山核桃实生苗和本砧嫁接苗生长的影响，结果表明外源CTK和EBR都能有效提高PSI循环电子流速率，并明显改善高温对光合作用、抗氧化酶等的影响。