高溫脅迫嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成，而光合作用是對(duì)高溫脅迫敏感的生理過(guò)程。研究表明，各種環(huán)境脅迫對(duì)植物光合作用的抑制，不是由于其對(duì)光合機(jī)構(gòu)的直接損傷，而是影響了光系統(tǒng)II（PSII）的修復(fù)循環(huán)過(guò)程。PSII的修復(fù)循環(huán)包括受損D1蛋白的降解，D1蛋白前體的從頭合成，成熟的D1蛋白組裝到PSII復(fù)合體等過(guò)程。高溫脅迫對(duì)光合作用的抑制與影響PSII修復(fù)循環(huán)有關(guān)。

1、甜菜堿是一些植物在干旱、鹽堿以及高溫等脅迫下，體內(nèi)合成積累的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，是一種植物應(yīng)對(duì)各種環(huán)境脅迫有效地保護(hù)物質(zhì)。然而，并不是所有植物的植物在干旱或鹽堿等脅迫下都能夠合成甜菜堿。研究表明，一些重要的作物如水稻、煙草和番茄等不能合成甜菜堿，而小麥和玉米等作物合成甜菜堿的能力也較低。將甜菜堿合成的相關(guān)基因?qū)霙](méi)有甜菜堿合成途徑的植物以提高其抗逆性的研究越來(lái)越受到重視，并且顯著提高轉(zhuǎn)基因植物的抗逆性。

2、研究發(fā)現(xiàn)，codA轉(zhuǎn)基因番茄體內(nèi)能夠合成和積累甜菜堿，同野生型番茄相比，轉(zhuǎn)基因番茄耐熱性顯著提高。轉(zhuǎn)基因番茄植物體內(nèi)合成的甜菜堿能夠通過(guò)上調(diào)D1蛋白降解過(guò)程的關(guān)鍵基因，如LeFtsH 和 LeDeg基因的表達(dá)，促進(jìn)受損的D1蛋白的降解。同時(shí)，甜菜堿也能夠促進(jìn)和加快D1蛋白的從頭合成，這種促進(jìn)作用與甜菜堿上調(diào)psbA基因表達(dá)，以及減少活性氧（ROS）的積累，降低高溫脅迫對(duì)D1蛋白翻譯的抑制作用有關(guān)。采用磷酸化蛋白實(shí)驗(yàn)和BN-PAGE實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)甜菜堿能夠穩(wěn)定D1蛋白和類囊體PSII復(fù)合體的穩(wěn)定性。

該研究闡明了甜菜堿在高溫脅迫下對(duì)PSII修復(fù)循環(huán)的作用機(jī)制，為揭示甜菜堿能夠提高植物對(duì)多種逆境脅迫的抗性和作為有效的保護(hù)物質(zhì)提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)為甜菜堿在提高作物抗逆性的應(yīng)用提供了重要的實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。

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