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木薯(Manihot esculenta Crantz)是世界上重要的粮食和生物质能源作物,在我国热带农业中的地位仅次于橡胶。作为热带经济作物的典型材料,获得高产、高淀粉的木薯新品种是育种普遍追求的主要目标,而木薯产量主要来源于光合作用产物,因此提高光合效率是增产的有效途径。本研究从进化角度选择野生岩生木薯(Manihot saxicola)、野生近缘种W14(M. esculenta ssp. flabellifolia)和栽培种华南205(M. esculenta cv. SC No.205)为材料,对其叶片解剖结构、叶绿素含量及叶绿素荧光参数日变化等进行分析,同时利用Western Blot技术检测参与光合作用的关键蛋白质(Rubisco、 PEPC. D1及OEC)的表达水平,结合叶片差异蛋白质组学,初步探讨木薯高光效的分子机制,为选育高光效、高产、高淀粉木薯新品种提供理论支撑。本研究主要结果如下：1.岩生木薯和SC205均属于典型C3植物,叶片拥有“独特”的绿色维管束鞘细胞结构,但没有C4植物典型的“花环”结构；野生近缘种W14是一种介于C3和C4之间的木薯种质,叶片中绿色维管束鞘发达程度略低,虽然其外侧毗邻叶肉细胞,但叶肉细胞排列略显松散,同时在其叶片中均检测到C4途径关键酶PEPC;2.岩生木薯、W14和SC205叶片的叶绿素含量与光合速率成正相关,但W14叶绿素a及总叶绿素含量均显著低于岩生木薯和SC205；3.从7：00至17：00,岩生木薯、W14和SC205叶片叶绿素荧光参数φPSⅡ的日变化均呈现先上升后下降的趋势,且在11点时达到最大值。此时,3种木薯实际光合速率从大到小依次为SC205、岩生木薯和W14,但W14叶片Fv/Fm值较岩生木薯和SC205高,显示W14有较大的潜在光合能力。通过分析与光合作用代谢途径相关的关键蛋白质(Rubisco、D1和OEC)日变化得出,它们均呈现先上升后下降的规律,且在11点时达到最高表达水平,但C4途径关键酶PEPC在3种木薯叶片光合作用日变化中均未检测到；4.分析三种木薯功能叶的比较蛋白质组得出：与岩生木薯相比,W14叶片中8个参与光合作用的蛋白质下调表达,而SC205叶片中有4个上调表达,且这些蛋白质主要为Rubisco与RCA。构建的生物互作调控网络模型显示Rubisco及RCA是整个调控网络的关键因素,14-3-3蛋白作为一种信号转导蛋白质,可能参与多个代谢途径,起到传递信号的作用。由于SC205叶片中磷酸激酶等能量代谢相关蛋白质群的高水平表达,作为一种信号14-3-3促使参与蛋白质合成及淀粉合成相关的蛋白酶表达上调,进而诱导Rubisco及RCA的高水平表达,从而提高栽培种SC205叶片的光合效率。