在我国,小麦是一种重要的粮食作物,但是各种环境胁迫,包括生物胁迫以及非生物胁迫,常常对小麦造成巨大损伤,使小麦大幅减产。研究小麦抗性机制,提高其耐受性,能够显著提高小麦产量。逆境对小麦光合机构有各种各样的影响,尤其对光合作用的影响非常显著。光合作用与当今人类面临的粮食危机、能源短缺、资源缺乏和环境退化等问题密切相关,因此光合作用研究早已成为热点,其中光能转化与利用的分子机制是光合作用研究的核心问题。深入研究逆境胁迫下小麦光合机构的响应机制,在理论上有助于揭示植物光能转化与利用的分子机制,在实践上有助于调节和控制小麦光能转化效率,提高作物的产量。近年来,世界范围内高温和高光的极端天气显著增加,严重影响了植物的光合作用。本实验首先研究了小麦高光高温双重胁迫对小麦光系统Ⅱ(PSⅡ)和抗氧化防御系统的影响。在高温和高光共同作用下,小麦叶绿素含量、相对含水量和PSⅡ光化学活性降低,活性氧水平(ROS)和总蛋白质含量增加。同时,6种抗氧化酶的活性在高光照1 h后迅速增加。免疫印迹分析显示类囊体蛋白D1在高光和高温胁迫3小时后显著下降。然而,Lhcb5(CP26)和Lhcb6(CP24)蛋白在高光高温胁迫1h后显著增加。此外,高光高温1h后Lhcb4(CP29)和D2蛋白发生了显著的磷酸化,而PSⅡ-LHCⅡ超分子复合物明显解离。在上述基础上,本研究用外源水杨酸(SA)对小麦幼苗进行预处理,然后进行高光高温双重胁迫,进一步研究水杨酸对高温强光胁迫的调节作用。结果表明,光高温胁迫后SA预处理小麦的叶绿素含量、叶绿素a/b比值、蛋白质含量以及相对含水量在高相比未喷施SA的植株显著增高,过氧化氢(H2O2)含量、丙二醛(MDA)含量以及电导率显著降低。喷施SA后,小麦过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性显著增加,在高光高温胁迫3 h后,SA处理植株的六种抗氧化酶活性均比未喷施SA的植株高。高光高温胁迫导致光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)、光系统Ⅱ实际量子产率(ΦPSⅡ)和光化学淬灭(qP)显著降低,而SA处理缓解了降低趋势。综上所述,我们的研究结果表明,PSⅡ蛋白磷酸化和PSⅡ-LHCⅡ复合物结构在小麦PSⅡ防御高光和高热胁迫中扮演重要角色。SA处理的小麦光合参数(ΦPSⅡ、Fv/Fm和qP)较高,表明适当浓度的SA对高光高温胁迫下小麦PSⅡ具有一定程度的保护作用。此外,通过对抗氧化酶系统及活性氧的分析可知,叶面喷施适当浓度的SA可以提高小麦在高光高温胁迫下的抗氧化能力,降低氧化损伤。