異なる光合成速度を持つ小麦の近くの等遺伝子線間の光合成活性と熱耐性の比較

小麦（Triticum aestivum L.）は世界で最も重要な作物の1つですが、特に穀物充填段階では、小麦の収量と品質は熱ストレスに非常に敏感です。したがって、食品栽培のために高収量および高温耐性品種を選択することが重要です。粒子充填段階全体で小麦の収量と光合成速度の間には正の相関がありますが、光合成速度の高い系統が同時により高い熱耐性を維持できることを示している研究はほとんどありません。この研究では、さまざまな光合成速度を持つ同質生成系統（NIL）近くの2組の小麦がすべての実験に使用されました。我々の結果は、熱ストレス下で、光合成率が高い系統が光化学系II（PSII）および重要なカルバンサイクル酵素の活性を維持できることを示しています。D1とHsp70のタンパク質レベルは、高度に光合成系統で有意に増加し、高光合成速度を維持し、熱ストレス下でのカルバンサイクルの安定性を確保することに貢献しました。さらに、高光合成速度のある系統は、高温ストレス下での光合成速度が低い系統よりも反応性酸素種（ROS）を除去し、ROS蓄積をよりよく減少させるために、高い抗酸化酵素活性を維持できることがわかりました。これらの発見は、高光合成速度のある系統は、熱ストレスにもかかわらずより高い光合成速度を維持できることを示唆しており、光合成速度が低い系統よりも熱耐性が高いことを示唆しています。

Wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important crops in the world, but the yield and quality of wheat are highly susceptible to heat stress, especially during the grain-filling stage. Therefore, it is crucial to select high-yield and high-temperature-resistant varieties for food cultivation. There is a positive correlation between the yield and photosynthetic rate of wheat during the entire grain-filling stage, but few studies have shown that lines with high photosynthetic rates can maintain higher thermotolerance at the same time. In this study, two pairs of wheat near isogenic lines (NILs) with different photosynthetic rates were used for all experiments. Our results indicated that under heat stress, lines with a high photosynthetic rate could maintain the activities of photosystem II (PSII) and key Calvin cycle enzymes in addition to their higher photosynthetic rates. The protein levels of D1 and HSP70 were significantly increased in the highly photosynthetic lines, which contributed to maintaining high photosynthetic rates and ensuring the stability of the Calvin cycle under heat stress. Furthermore, we found that lines with a high photosynthetic rate could maintain high antioxidant enzyme activity to scavenge reactive oxygen species (ROS) and reduce ROS accumulation better than lines with a low photosynthetic rate under high-temperature stress. These findings suggest that lines with high photosynthetic rates can maintain a higher photosynthetic rate despite heat stress and are more thermotolerant than lines with low photosynthetic rates.