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小麦(Triticum aestivum)是我国的第二大粮食作物。目前,干旱已经成为限制小麦生长的最主要的逆境因素之一。干旱胁迫能够影响小麦体内相关的生理、生化机制,因而影响小麦的正常生长。本实验将小麦品种的矮抗58和中国春作为材料,在幼苗(一叶一心)期时对小麦叶片分别进行喷施蒸馏水、100 mg/L(矮抗58)和10 mg/L(中国春)的5-ALA后进行干旱胁迫2天。分别对胁迫前和胁迫后小麦幼苗观察表型并拍照,并对胁迫后小麦幼苗进行取样,用于测定生理生化特性及psbA基因、psbD基因、TaNAC2基因和TaDREB2基因的相对表达水平。同时探讨干旱胁迫下,外源5-氨基乙酰丙酸对这些基因表达的调节作用,来揭示psbA基因的表达与PSⅡ功能修复之间的关系。这将进一步阐明在干旱胁迫下受损光合机构的修复机制,为农业上采取抗逆技术提供理论和科学依据。主要实验结果如下:1.干旱胁迫对小麦幼苗细胞膜稳定性的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫下,小麦幼苗叶片细胞膜的稳定性、相对含水量和叶绿素含量都降低,而丙二醛(MDA)和H2O2的含量都增加。外源5-ALA处理提高了干旱胁迫下小麦幼苗叶片的相对含水量(RWC)和叶绿素含量,减少MDA和H2O2的积累,从而增强了细胞膜的稳定性。2.干旱胁迫对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫下,植物通常会通过调节体内的抗氧化酶系统来减轻干旱造成的损伤。干旱条件下小麦幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)的活性都增加了,外源5-ALA处理能够使干旱胁迫下抗氧化酶的活性更高。说明较高的抗氧化酶活性帮助清除小麦幼苗中过多的MDA和H2O2,从而减轻了干旱对小麦幼苗造成的伤害。3.干旱胁迫对小麦幼苗脱落酸含量的影响以及外源5-ALA的调节作用植物的抗逆性与其体内脱落酸(ABA)的含量密切相关,而且脱落酸对干旱等逆境胁迫很敏感。干旱条件下小麦幼苗中ABA的含量大量积累,而外源5-ALA处理降低了干旱胁迫下小麦幼苗体内脱落酸的累积,提高了小麦幼苗的抗旱能力。4.干旱胁迫对小麦幼苗叶绿体PSⅡ功能的影响以及外源5-ALA的调节作用干旱胁迫会影响植物的同化转移与光合作用,叶绿素荧光动力学参数可以反映植物的光合机构受损的程度。干旱胁迫会使小麦幼苗的光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率(ETR)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、原初光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,使非光化学淬灭系数(qN)升高。外源5-ALA处理提高了干旱胁迫下ΦPSⅡ、Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR和qP的值,降低了qN的值。这样就通过减轻干旱胁迫对小麦光合机构的损伤来维持PSⅡ结构的稳定性。5.干旱胁迫对小麦幼苗psb A基因、psbD基因、TaNAC2基因、TaDREB2基因与D1蛋白表达的影响以及外源5-ALA的调节作用PSⅡ是各种逆境伤害的关键部位,而D1蛋白又是逆境胁迫作用的靶位点,由psbA基因编码的旧D1蛋白的分解以及新D1蛋白的合成是PSⅡ修复的关键。本试验结果表明干旱胁迫下,小麦叶绿体psbA基因和psbD基因的表达受到抑制,而干旱胁迫响应相关基因TaNAC2和TaDREB2的表达增强。干旱胁迫下,外源5-ALA处理降低了TaNAC2和TaDREB2基因的表达,提高了psbA基因、psbD基因和D1蛋白的表达,从而减轻干旱胁迫对小麦的光抑制,保护了PSⅡ的反应中心,维护了植物光合机构的正常运转。综上所述,本研究说明外源5-ALA通过提高小麦体内的抗氧化酶活性来清除活性氧,减轻细胞膜脂的过氧化;通过缓解叶绿素的降解来减轻干旱对光合机构造成的损伤。在降低TaNAC2和TaDREB2基因表达量的同时提高叶绿体基因psb A和psbD基因的表达,减轻干旱对光合机构造成的伤害,从而提高小麦幼苗的抗旱性。