

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、目前,世界上有20%的耕地受到鹽害的影響,過量的鹽分會影響作物生長,導致產量降低,嚴重限制農作物的產出。鹽害除了會導致植物離子毒害和滲透脅迫,還會引起氧化傷害,因此有必要采取一些有效措施來增強植物的耐鹽能力,其中根際促生菌(PGPR)被認為可以有效增強植物耐鹽脅迫能力。解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)SQR9是本實驗室在健康黃瓜根際篩選到的一株根際促生菌,可以顯著地促進黃瓜植物的生長。以SQR9為添加
2、菌劑的生物有機肥可以有效地促進植物生長,抑制土傳病害的發(fā)生。
本文發(fā)現解淀粉芽孢桿菌SQR9不僅對植物有促生作用,還可以顯著的增強植物對鹽脅迫的耐受能力。通過研究接種SQR9對鹽脅迫下植物耐鹽相關生理指標和基因轉錄的影響,初步確定SQR9誘導植物耐鹽脅迫的途徑。通過對SQR9誘導植物耐鹽脅迫的信號物質的研究及擬南芥突變體驗證,確定了SQR9誘導植物耐鹽脅迫的主要途徑,并發(fā)現亞精胺為SQR9產生的誘導植物耐鹽的重要信號物質。獲得
3、如下主要結果:
在水培和瓊脂培養(yǎng)條件下,解淀粉芽孢桿菌SQR9可以增強玉米、水稻和擬南芥三種作物在不同鹽濃度下的耐鹽能力。在100 mM NaCl下,接種SQR9的玉米的莖葉和根部鮮重分別是對照組玉米的2.69倍和1.78倍,接種SQR9的擬南芥的莖葉和根部鮮重分別是對照組的2.85倍和1.9倍,且接種SQR9導致植物根部側根的數量顯著增加。
在鹽脅迫下,SQR9可以通過調控多個基因的表達來影響植物相關生理指標,如葉
4、綠素、光合速率、脫落酸(ABA)、滲透調節(jié)物可溶性總糖(TSS)、抗氧化物酶、還原型谷胱甘肽(GSH)和Na+含量。RBCS和RBCL是植物光合作用關鍵基因,SQR9可以通過提高玉米內的ZmRBCS、ZmRBCL基因和擬南芥內AtRBCS、AtRBCL基因的轉錄水平來增強植物光合作用。同時在鹽脅迫下,SQR9接種的玉米葉綠素和類胡蘿卜素含量分別是未接種對照的1.84和1.44倍,而接種SQR9的擬南芥葉綠素和類胡蘿卜素分別是對照組的3.
5、39倍和3.35倍,同時在鹽脅迫下SQR9的接種顯著增強了玉米和擬南芥的光合速率。在鹽害下,植物會通過提高ABA含量來調控氣孔減少水分的喪失,而在鹽脅迫下,接種SQR9分別降低了玉米和擬南芥內ZmNCED和AtNCED3基因(ABA合成的關鍵基因)的轉錄水平,抑制了玉米和擬南芥中ABA含量的升高。接種SQR9將玉米和擬南芥TSS含量增加為對照的2.29倍和1.47倍。接種SQR9雖然顯著提高了玉米的過氧化物酶(POD)活性,但對擬南芥P
6、OD活性并沒有顯著的影響。接種SQR9的玉米的過氧化氫酶(CAT)活性是對照(添加等量失活SQR9菌液處理組)的1.75倍,接種SQR9的擬南芥的CAT活性增加到對照的2.19倍。接種SQR9的玉米內GSH含量是對照組的2.43倍,接種SQR9的擬南芥內GSH含量提高到對照組的2.49倍。在鹽脅迫下,接種SQR9的植物內過氧化氫的含量顯著低于未接種SQR9的植物。通過分根實驗發(fā)現,在鹽脅迫下接種SQR9導致根系環(huán)境中Na+含量顯著高于未
7、接種對照,說明SQR9能夠協(xié)助植物排除Na+或者減少Na+的攝入。同時接種SQR9分別增加了玉米和擬南芥中Na+轉運相關基因的轉錄水平,如SQR9增加了玉米中ZmNHX1,ZmNHX2,ZmNHX3和ZmH+-PPase基因的轉錄水平和擬南芥中AtNHX1和AtNHX7基因的轉錄水平,從而減少Na+對植物造成的傷害。
通過透析袋截留不同分子量的SQR9分泌物,發(fā)現誘導植物耐鹽的SQR9信號物質的大小在100 Da到500 Da
8、之間。通過進一步檢測該范圍內的分泌物所影響的植物耐鹽途徑,發(fā)現100~500 Da的SQR9分泌物主要通過提高玉米的GSH含量并減少Na+含量來促進植物的鹽脅迫耐受性。而在擬南芥中,100~500 Da的SQR9信號物質能夠增強CAT的活性、提高GSH含量并減少植物體內Na+含量。并且,利用相關的擬南芥突變體進行驗證,發(fā)現GSH合成相關基因(GS和GR)的敲除導致接種SQR9不能增強植物耐鹽能力,以及鹽過敏反應(SOS)途徑關鍵基因(S
9、OS1,SOS2,SOS3和NHX1)的敲除也會導致接種SQR9不能增強植物耐鹽能力,該結果進一步證明了GSH含量的增加以及對SOS途徑的調控是SQR9100~500Da的信號物質協(xié)助植物耐受鹽脅迫的主要途徑。
在對SQR9分泌的誘導植物耐受鹽脅迫的信號物質的進一步研究中,我們發(fā)現SQR9產生的揮發(fā)性物質(VOCs)不能顯著增強鹽脅迫下擬南芥的生物量,說明VOCs并非是SQR9誘導植物耐鹽脅迫的信號物質。△ysnE是SQR9的
10、突變體,突變菌株的吲哚乙酸(IAA)產量顯著降低了86%,通過用△ysnE接種鹽脅迫下的擬南芥,其相對應的擬南芥鮮重和側根數目與接種野生型SQR9的擬南芥相比有所下降,但是與對照相比仍可以顯著增強鹽害下擬南芥的生物量,結果表明IAA并非是SQR9誘導植物耐鹽脅迫的主要信號物質。通過用乙酸乙酯、乙醚、正戊烷、氯仿和水相萃取100~500Da的SQR9發(fā)酵液,發(fā)現在鹽脅迫下,擬南芥莖葉的生物量在添加未經過萃取的SQR9發(fā)酵液、水相SQR9發(fā)
11、酵液、乙醚萃取的SQR9發(fā)酵液和氯仿萃取的SQR9發(fā)酵液的處理中相對于對照組分別提高了75.75%、34.68%、53.21%和95.43%。而只有未經過萃取的SQR9發(fā)酵液、乙醚萃取的SQR9發(fā)酵液和氯仿萃取的SQR9發(fā)酵液導致擬南芥根鮮重的顯著增加,增加幅度分別為35.75%、20.75%和70.9%,乙酸乙酯和正戊烷萃取的SQR9發(fā)酵液并沒有顯著增加擬南芥生物量。其中氯仿萃取的SQR9發(fā)酵液誘導植物耐鹽脅迫效果最佳,因此推測SQR
12、9信號物質應極易被氯仿萃取。據報道,100~500 Da之間的潛在的促進植物耐受鹽脅迫的物質主要包括赤霉素、玉米素、海藻糖和多胺類,通過液相色譜(HPLC)檢測SQR9發(fā)酵液,發(fā)現SQR9不能產生精胺,只能產生亞精胺。此外通過檢測100~500 Da的潛在信號物質在上述溶劑中的溶解度,發(fā)現只有亞精胺在氯仿中的溶解度較高,該結果顯示,SQR9所分泌的能夠誘導植物耐受鹽脅迫的信號物質可能是亞精胺。實驗發(fā)現,外源亞精胺增強植物耐鹽的有效濃度范
13、圍是1~10μM,但是當濃度大于500μM時對植物生長有抑制甚至致死作用。我們在SQR9找到了完整的亞精胺合成途徑,并通過同源重組雙交換,敲除SQR9內亞精胺合成關鍵基因speB,得到突變子△speB,并構建了相應的互補菌株c-△speB。通過HPLC對野生型SQR9、△speB、c-△speB菌株的亞精胺的產量進行了分析,野生型SQR9和c-△speB胞外亞精胺的產量分別是26.40μM和22.20μM(OD600=1.0),胞內亞精
14、胺的產量是29.93和26.59μM(OD600=1.0),而突變子幾乎不產亞精胺,突變子和互補菌株的生長曲線與野生型無顯著差異,說明speB基因的敲除和互補載體的融入并沒有影響到細菌的生長。接種突變子△speB不能增強植物的耐鹽能力,互補菌株c-△speB仍可以顯著增強植物耐鹽能力,說明亞精胺是SQR9誘導植物耐鹽脅迫的重要信號物質。進一步研究發(fā)現,亞精胺能夠促進植物GSH合成相關基因GS和GR的表達,并提高植物GSH含量,從而緩解植
15、物受到的氧化傷害;還能夠調控液泡上Ca2+通道蛋白基因TPC1的表達來改變細胞質內Ca2+含量,從而激活SOS途徑,并提高液泡膜和細胞膜上的Na+通道蛋白基因NHX1和NHX7的表達來調節(jié)Na+的區(qū)域化,從而減少了植物細胞質內的Na+含量。
綜上所述,SQR9能夠通過影響植物多條途徑促進植物對鹽脅迫的耐受能力,主要通過合成亞精胺來促進植物GSH的合成,從而緩解植物受到的氧化傷害;通過調控細胞質內Ca2+含量來激活SOS途徑;以
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 解淀粉芽孢桿菌SQR9吲哚乙酸合成途徑及促生效應的研究.pdf
- 15342.調控因子abrb對解淀粉芽孢桿菌sqr9根際定殖的影響及分子機制研究
- 添加解淀粉芽孢桿菌SQR9的含氨基酸水溶肥研制及促生效應研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌SQR9生物膜形成和根際定殖分子機理研究.pdf
- 根際促生解淀粉芽孢桿菌SQR9對土傳病原菌的拮抗機制及拮抗基因根際表達研究.pdf
- 群感信號AI--2對根際促生解淀粉芽孢桿菌SQR9的成膜和運動性影響的分子機理研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌降解角蛋白機制的初步研究.pdf
- 芽孢桿菌對植物的促生和耐鹽作用及其相關機制的研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌YN-1抑制植物病原真菌活性物質研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌抑菌作用機理的探究.pdf
- 枯草芽孢桿菌提高黃瓜耐鹽性的研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌的選育及產中溫α-淀粉酶的研究.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌對肉仔雞飼喂效果的研究.pdf
- 稻瘟病拮抗菌解淀粉芽孢桿菌的分離鑒定及其抑菌機制.pdf
- 解淀粉芽孢桿菌J5防治桃流膠病的研究.pdf
- 植物乳桿菌素JLA--9的鑒定及其對芽孢桿菌抑菌機制的研究.pdf
- 轉蠟樣芽孢桿菌acdS基因改善煙草耐鹽性研究.pdf
- 內生解淀粉芽孢桿菌TB2液體發(fā)酵的研究.pdf
- 生防芽孢桿菌對作物耐鹽性的影響及其抗鹽機理的研究.pdf
- SQR9微生物有機肥防治黃瓜枯萎病的效應與機制研究.pdf
評論
0/150
提交評論