链霉菌TOR3209对低温胁迫下番茄植株叶绿素合成和多胺含量的影响

　　

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。