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叶绿素广泛存在于光合生物体内,对植物的生长发育以及农作物产量具有非常重要的作用。叶绿素生物合成途径由15种酶催化的一系列反应组成,其过程容易受到各种环境因素的影响。低温是植物经常遇到的一种环境胁迫因子,也是影响叶绿素生物合成及叶绿体发育的重要因素,尤其是在幼苗早期的转绿阶段。水稻(Oryza sativa L.)是一种喜温作物,对低温非常敏感。本实验以水稻为研究对象,检测了幼苗转绿过程中,低温胁迫对叶片叶绿素生物合成、叶绿体发育、类囊体蛋白积累、光合作用以及活性氧产生等的影响,探究水稻幼苗转绿过程对低温的响应机制。研究得到的主要结果如下:1.低温胁迫下,转绿过程中,叶绿素的生物合成明显受到抑制,叶绿素含量降低。对低温胁迫下叶绿素代谢流分析可知,低温下转绿过程中ALA、Proto Ⅸ、Mg-proto Ⅸ以及Chlide的合成受阻,Urogen Ⅲ和Coprogen Ⅲ大量积累,并且胁迫下催化ALA、Mg-proto Ⅸ和Chlide合成的酶活性降低,说明低温下酶活受到抑制可能是叶绿素合成受阻的主要原因。2.蛋白印迹分析表明,18 ℃低温胁迫下转绿过程中PSⅡ和PSⅠ蛋白的积累明显受到抑制;12 ℃低温处理时,除PSⅡ的D2外,其他蛋白在转绿48 h均未检测到。3.18 ℃的低温胁迫下叶绿体的发育受到抑制,类囊体排列疏松;12 ℃的低温胁迫下叶绿体的发育受阻,转绿48 h未见典型的类囊体形成。4.18 ℃的低温胁迫下转绿过程中Fv/Fm显著下降,NPQ显著升高;12 ℃低温胁迫下转绿过程中幼苗Fv/Fm和NPQ的下降或上升程度更大。5.组织原位染色和定量分析表明,常温下(28 ℃)转绿过程中活性氧逐渐积累,低温胁迫导致转绿过程H2O2和O2·-的积累均明显上升,且12 ℃处理后幼苗H2O2和O2·-的上升程度更大。6.转绿过程中,低温胁迫导致叶片细胞死亡数量明显增加。7.不同程度的低温胁迫对叶片上下表皮细胞形态和大小均无明显的影响,但是低温胁迫下上下表皮气孔均较小。