Análisis de diferencias fotosintéticas de germoplasma de arroz en el sudeste asiático basado en la estructura del tejido foliar, fisiología e iTRAQ
Autores: Zhang, Xiaoli; Tang, Maoyan; Wang, Hui; Tao, Wei; Wang, Qiang; Chen, Lei; Gao, Guoqing; Lv, Ronghua; Liang, Tianfeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Análisis de diferencias fotosintéticas de germoplasma de arroz en el sudeste asiático basado en la estructura del tejido foliar, fisiología e iTRAQ
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Fotosíntesis
Recursos de germoplasma
Cloroplasto
Función fotosintética
Proteínas
Eficiencia fotosintética
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La fotosíntesis es responsable del 90-95% de la materia orgánica en el rendimiento de los cultivos. La tasa de utilización de energía lumínica de variedades de arroz de alto rendimiento es del 1,0-1,5%, pero el valor ideal es de aproximadamente 3-5%. El rendimiento puede mejorarse aún más al mejorar la función fotosintética. A través del tamizaje inicial y la reevaluación de 220 recursos genéticos del sudeste asiático, encontramos que la tasa neta de fotosíntesis del recurso genético del sudeste asiático C1 fue de 36,96 mol m S, que es cercana a la del maíz de la planta C y 3,26 veces mayor que la del recurso genético del sudeste asiático G164 a 11,26 mol m S. Utilizando C1 y G164 como materiales, comparamos la estructura del tejido, la ultraestructura de los cloroplastos, los indicadores fisiológicos fotosintéticos y la proteómica de las hojas de espada para determinar los factores que afectan la función fotosintética. En comparación con G164, C1 mostró un mayor número de haces vasculares, un mayor tamaño y densidad estomática, cloroplastos más abundantes y ordenados y grana tilacoides, y parámetros de fluorescencia de clorofila más altos. Las actividades y contenidos de la enzima fotosintética clave Rubisco fueron mayores en C1 que en G164. Los dos recursos genéticos fueron sometidos a un análisis iTRAQ, y los resultados mostraron que en comparación con C1, nueve proteínas fueron reguladas a la baja y una proteína fue regulada al alza y asociada con el transporte electrónico fotosintético en G164; un total de 17 proteínas diferenciales estaban asociadas con la fijación de CO, y nueve fueron reguladas al alza y ocho proteínas diferenciales fueron reguladas a la baja en G164. Los genes identificados codifican proteínas en las vías de la fotosíntesis y fijación de carbono, y los cambios en la expresión génica fueron verificados por qPCR en tiempo real. Los patrones de expresión génica fueron consistentes con los patrones de expresión de proteínas. Los resultados sugieren que la mayoría de las proteínas diferenciales están involucradas en la transferencia electrónica de PSII a PSI y en la vía de fijación de CO, y aumentar los niveles de tales proteínas puede mejorar efectivamente la eficiencia fotosintética. C1 puede ser utilizado como un material donante para la selección de variedades de alta eficiencia lumínica y para estudios de fotosíntesis en profundidad.
Descripción
La fotosíntesis es responsable del 90-95% de la materia orgánica en el rendimiento de los cultivos. La tasa de utilización de energía lumínica de variedades de arroz de alto rendimiento es del 1,0-1,5%, pero el valor ideal es de aproximadamente 3-5%. El rendimiento puede mejorarse aún más al mejorar la función fotosintética. A través del tamizaje inicial y la reevaluación de 220 recursos genéticos del sudeste asiático, encontramos que la tasa neta de fotosíntesis del recurso genético del sudeste asiático C1 fue de 36,96 mol m S, que es cercana a la del maíz de la planta C y 3,26 veces mayor que la del recurso genético del sudeste asiático G164 a 11,26 mol m S. Utilizando C1 y G164 como materiales, comparamos la estructura del tejido, la ultraestructura de los cloroplastos, los indicadores fisiológicos fotosintéticos y la proteómica de las hojas de espada para determinar los factores que afectan la función fotosintética. En comparación con G164, C1 mostró un mayor número de haces vasculares, un mayor tamaño y densidad estomática, cloroplastos más abundantes y ordenados y grana tilacoides, y parámetros de fluorescencia de clorofila más altos. Las actividades y contenidos de la enzima fotosintética clave Rubisco fueron mayores en C1 que en G164. Los dos recursos genéticos fueron sometidos a un análisis iTRAQ, y los resultados mostraron que en comparación con C1, nueve proteínas fueron reguladas a la baja y una proteína fue regulada al alza y asociada con el transporte electrónico fotosintético en G164; un total de 17 proteínas diferenciales estaban asociadas con la fijación de CO, y nueve fueron reguladas al alza y ocho proteínas diferenciales fueron reguladas a la baja en G164. Los genes identificados codifican proteínas en las vías de la fotosíntesis y fijación de carbono, y los cambios en la expresión génica fueron verificados por qPCR en tiempo real. Los patrones de expresión génica fueron consistentes con los patrones de expresión de proteínas. Los resultados sugieren que la mayoría de las proteínas diferenciales están involucradas en la transferencia electrónica de PSII a PSI y en la vía de fijación de CO, y aumentar los niveles de tales proteínas puede mejorar efectivamente la eficiencia fotosintética. C1 puede ser utilizado como un material donante para la selección de variedades de alta eficiencia lumínica y para estudios de fotosíntesis en profundidad.