文献类型： 中文期刊

作者： 马佳 ¹ ; 彭杰丽 ¹ ; 王旭 ¹ ; 贾楠 ¹ ; 李孟凯 ¹ ; 胡栋 ¹ ;

作者机构： 1.河北省农林科学院农业资源环境研究所/河北省肥料技术创新中心

关键词： 链霉菌;番茄;低温胁迫;捕光色素蛋白复合体Ⅱ;叶绿素合成;多胺

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2025 年 58 卷 015 期

页码： 3064-3080

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】研究链霉菌TOR3209缓解低温对番茄植株胁迫作用的生物学机制,主要从叶绿素合成代谢和多胺含量变化两方面入手揭示TOR3209对光系统中捕光色素蛋白复合体Ⅱ(LHCⅡ)的保护机制。【方法】培养番茄至4叶期于移栽时接种TOR3209菌剂,移栽30 d后进行低温胁迫(5℃)试验,设置常温接种TOR3209(TOR3209)、常温不接菌(NI)、低温接种TOR3209(TOR3209+C)、低温不接菌(NI+C)4个处理。采用蔗糖密度梯度离心法检测LHCⅡ构象的变化,使用微型板酶检测技术测定叶绿素含量、叶绿素合成前体物质以及合成代谢关键酶活性,通过高效液相色谱法检测不同形态多胺含量,利用荧光定量PCR分析叶绿素和多胺合成代谢关键基因表达的差异。【结果】低温胁迫引起类囊体膜LHCⅡ单体和三聚体丰度的降低,链霉菌TOR3209可有效缓解低温胁迫对LHCⅡ单体及三聚体的降解。番茄叶片叶绿素含量受低温影响均显著降低,且叶绿素合成的前体物质胆色素原(PBG)大量积累并伴随着尿卟啉原Ⅲ(Urogen Ⅲ)、原卟啉Ⅸ(Proto Ⅸ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-proto Ⅸ)和原叶绿素酸酯(Pchl)等下游前体物质的含量显著下降,叶绿素含量的降低主要是由PBG向Urogen Ⅲ的转化受到阻碍导致的。链霉菌TOR3209能增强低温胁迫下胆色素原脱氨酶(PBGD)活性及其编码基因HemC的表达水平,促进PBG向Urogen Ⅲ的转化,从而恢复受阻点后的叶绿素合成途径,同时降低叶绿素酶(Chlase)活性及其编码基因Clh的表达水平,促进叶绿素的积累。低温胁迫导致叶片游离态多胺和结合态多胺含量均显著降低,腐胺(Put)/精胺(Spm)比率下降;TOR3209在胁迫初期显著提升游离态和结合态多胺的积累水平;随着胁迫持续,通过上调Odc表达促进Put向亚精胺(Spd)转化,使游离态/结合态Put和结合态Spd持续积累,但Spm含量与低温对照无显著差异,因此Put/Spm比率显著提高,有助于增强低温胁迫下LHCⅡ丰度并稳定LHCⅡ的聚集状态。此外,TOR3209可提高因低温胁迫导致的转谷酰胺酶(TGase)活性下降,促进多胺从游离态向结合态转化。【结论】TOR3209通过缓解因低温导致的PBG向Urogen Ⅲ转化的受阻作用促进番茄叶片叶绿素的生物合成,并提高Put的含量和Put/Spm比率,来增强LHCⅡ单体和三聚体的稳定性,保护光合器官免受低温胁迫的破坏。