技术摘要：
本发明公开了一种提高玉米高温胁迫下光合碳同化能力的方法，属于生物科学技术领域，本发明提供外源海藻糖在提高高温胁迫下玉米光合碳同化能力中的方法，并给出其浓度为0.5mmol/L；本发明表明，通过上调磷酸烯醇丙酮酸羧化酶、NADP‑苹果酸脱氢酶、NADP‑苹果酸酶、丙酮  全部
背景技术：
近年来，随着温室效应的加剧，异常高温天气的发生变得更加频繁，预计到2100年 全球温度将上升1.8-4℃。高温是影响植物生长发育的重要环境因素。据报道，温度每升高1 ℃，农作物的产量可降低17％。光合作用对高温极为敏感，高温可以破坏光合作用色素、光 合作用系统、光合作用电子传输和光合作用碳同化作用。常温下C4植物中光合作用的响应 与C3植物中的相似，但C4植物的最适温度高于C3植物，这可以归因于C4植物的CO2浓缩机制 减轻了C4植物的光合抑制作用。玉米(一种C4作物)的光合碳同化具有专门的CO2浓缩机制， 包括四个阶段(羧化，还原，脱羧和再生)和卡尔文循环。磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)， NADP-苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)，NADP-苹果酸酶(NADP-ME)和丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)是 CO2浓缩机制中的关键酶，称为C4途径酶。卡尔文循环的关键酶是核酮糖1、5-二磷酸羧化酶 (RUBPCase)。但是，当叶片温度高于38℃时，玉米的光合作用也会受到干扰。例如，在升高的 温度下，PEPC的活性和PEP的再生显著降低，而在高于32.5℃的温度下，Rubisco的活化状态 降低，在45℃下几乎完全失活。尽管它们的最佳平衡对于光合作用的正常功能很重要，但在 热胁迫下也会干扰不同酶之间的平衡。 因此，需要改善玉米对热胁迫的适应能力以应对恶劣的环境。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种提高玉米高温胁迫下光合碳同化能力的方法，以解决上 述现有技术存在的问题，本发明发现外源提供的海藻糖有助于提高光合作用碳同化的能 力，然后提高碳水化合物的含量。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 本发明提供一种提高玉米高温胁迫下光合碳同化能力的方法，在玉米幼苗期添加 外源海藻糖。 进一步地，所述外源海藻糖的浓度为0.5mMol/L。 进一步地，所述外源海藻糖通过提高光合作用碳同化过程中关键酶的活性来提高 碳同化能力。 进一步地，所述关键酶包括PEPC、NADP-MDH、NADP-ME和Rubi  sco。 本发明公开了以下技术效果： 本发明研究了外源海藻糖对碳水化合物含量、气体交换参数、C4途径酶和核酮糖 1,5-二磷酸羧化酶(RUBPCase；EC  4.1.1.39)的影响以及热胁迫条件下玉米幼苗中编码这 些酶的基因的转录水平。结果表明，通过上调磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC；EC  4.1.1.31)、 NADP-苹果酸脱氢酶(PEPC；EC  4.1.1.31)、NADP-MDH(EC  1.1.1.82)、NADP-苹果酸酶(NADP- 3 CN 111567338 A 说　明　书 2/8 页 ME；EC  1 .1 .1 .40)、丙酮酸磷酸二激酶(PPDK；EC  2.7 .9.1)和Rubis  co小亚基(Rubisco- SSU)的转录水平，同时促进包括PEPC、NADP-MDH、NADP-ME和RUBPCase等C4途径关键酶的活 性，外源海藻糖可以有效地提高光合碳同化的能力并提高玉米幼苗中的碳水化合物含量。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。 图1为不同程度的高温胁迫对不同处理组玉米幼苗叶片光系统II最大光化学效率 的影响，其中，H38℃，H40℃，H42℃和H45℃分别代表玉米幼苗在38℃，40℃，42℃和45℃下 高温处理1天；C：未进行高温处理；HR0：高温处理1天；HR1：高温胁迫后，在常温下恢复1天；* 代表P<0.05；**代表P<0.01； 图2为不同浓度的外源海藻糖对不同处理组玉米幼苗叶片光系统II最大光化学效 率的影响，其中，CK，T0.5，T1.5，T10，T20和T30分别代表用含有0mM(对照)，0.5mM，1.5mM， 10mM，20mM和30mM海藻糖的营养液培养3天；C：未进行高温处理；HR0：高温处理(42℃)1天； HR1：高温胁迫后，在常温下恢复1天；不同字母代表显著性差异(P<0.05)； 图3为外源海藻糖对不同处理组玉米幼苗叶片气体交换参数的影响,其中，Pn：净 光合速率；Gs：气孔导度；Ci：胞间CO2浓度；Tr：蒸腾速率；Ci/Ca：胞间CO2与环境CO2分压的比 率；WUE：水分利用效率；CK：对照组；T：海藻糖预处理组；C：未进行高温处理；HR0：高温处理1 天；HR1：高温胁迫后，在常温下恢复1天；不同字母代表显著性差异(P<0.05)； 图4为外源海藻糖对不同处理组玉米幼苗叶片碳同化关键酶活性的影响，其中， PEPC：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶；NADP-MDH：NADP苹果酸脱氢酶；NADP-ME：NADP苹果酸酶； PPDK：丙酮酸磷酸双激酶；Ru  bisco：核酮糖1,5二磷酸羧化酶/加氧酶；CK：对照组；T：海藻 糖预处理组；C：未进行高温处理；HR0：高温处理1天；HR1：高温胁迫后，在常温下恢复1天；不 同字母代表显著性差异(P<0.05)； 图5为外源海藻糖对不同处理组玉米幼苗叶片碳同化关键酶基因表达的影响，其 中，PEPC：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶；NADP-MDH：NADP苹果酸脱氢酶；NADP-ME：NADP苹果酸 酶；PPDK：丙酮酸磷酸双激酶；Rubisco-LSU：核酮糖1,5二磷酸大亚基；Rubisco-SSU：核酮糖 1,5二磷酸小亚基；CK：对照组；T：海藻糖预处理组；C：未进行高温处理；HR0：高温处理1天； HR1：高温胁迫后，在常温下恢复1天；不同字母代表显著性差异(P<0.05)。