外源一氧化氮調(diào)控菊苣鹽適應性機制研究.pdf

1、鹽脅迫對植物種子萌發(fā)和生長有抑制作用，一氧化氮(nitric oxide，NO)作為信號分子或效應分子參與植物的多種生理過程而發(fā)揮重要作用。本文以將軍菊苣(Cichoriumintybus L.cv.Commander)為試驗材料，考察不同濃度的NaCl（0～280 mmol/L）對菊苣種子萌發(fā)、幼苗生長和生理響應的影響，評估外源性NO供體硝普鈉(SNP)對不同濃度NaCl脅迫下菊苣（Cichorium intybus L.）營養(yǎng)生長期

2、幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，以及SNP對NaCl脅迫下萌發(fā)期幼苗的抗氧化酶活性、抗應激蛋白基因表達及其含量的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　1.100 mmol/L鹽脅迫明顯降低了菊苣種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，且隨著鹽脅迫濃度的升高，這種抑制作用越明顯(P＜0.05)。180 mmol/L可使種子萌發(fā)率降低50％;而280 mmol/L則完全抑制了種子的萌發(fā)。鹽脅迫對胚芽、株高、初生根和次生根的抑制作用也具有明顯的濃度（

3、劑量）-效應，在種子萌發(fā)期對初生根的抑制作用強于胚芽，在營養(yǎng)生長期對株高的抑制作用強于次生根。鹽脅迫對萌發(fā)期和營養(yǎng)生長期幼苗新生葉的長、寬和面積都有抑制作用且隨著鹽濃度升高均呈顯著性降低(P＜0.05)，但對幼苗根的鮮重、干重表現(xiàn)為低濃度（50，70 mmol/L）促進而高濃度（＞100 mmol/L）抑制。
　　2.與對照組相比，隨著鹽濃度的升高，菊苣幼苗中丙二醛(MDA)含量、質(zhì)膜透性(MP)和脯氨酸含量均逐漸升高，而根系活力

4、則逐漸下降，其中MDA和脯氨酸含量在70 mmol/L時即顯著高于對照組，MP則在140 mmol/L處理時顯著高于對照組(P＜0.05)。鹽脅迫影響了葉綠素的合成與代謝，菊苣幼苗中葉綠素的含量隨著鹽脅迫濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。處理組菊苣根和葉中的Na+含量均明顯升高而K+含量降低，其中根部顯著降低(P＜0.05); Ca2+含量變化不明顯;根和葉的K+/Na+以及葉的Ca2+/Na+比值均顯著降低(P＜0.05)。
　

5、　3.不同濃度的SNP（0.10～0.30 mmol/L）預處理均可以緩解鹽脅迫對種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制作用，其中0.2 mmol/L SNP處理組達到最佳效果，使種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著高于其相應的單鹽處理組(P＜0.05)。此外，0.2 mmol/L SNP預處理也使鹽脅迫(140 mmol/L NaCl脅迫15d)對幼苗生長的抑制降到最低。
　　4.對鹽脅迫下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的測定表明，與空白對照相比，隨

6、著鹽脅迫時間的延長(6～15 d)，菊苣相對含水量(RWC)明顯降低，但脯氨酸含量顯著上升(P＜0.05)。HPLC分析表明，根中果糖、葡萄糖、蔗糖和1-蔗果三糖含量均隨著鹽脅迫時間的延長而降低，而蔗果四糖的含量則升高。SNP預處理不僅緩解了鹽脅迫對菊苣葉RWC的抑制，而且使脯氨酸含量和蔗果四糖含量急劇增加(P＜0.05)，同時降低了果糖、葡萄糖和蔗糖的含量。
　　5.抗氧化酶系統(tǒng)參與了植物鹽脅迫下的生理響應和適應性。鹽脅迫使菊苣

7、幼苗中超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性減弱，而使過氧化物酶(POD)活性增強，MDA含量升高。SNP預處理可緩解鹽脅迫對菊苣幼苗根長、鮮重的抑制作用，并促進MDA含量顯著下降(P＜0.05);SOD和POD同工酶譜帶增多，且酶活性顯著增強(P＜0.05)，CAT活性也有增強趨勢。過氧化氫(H2O2，0.5 mmol/L)預處理也有上述效應。
　　6.實時熒光定量PCR和酶聯(lián)免疫分析表明，鹽脅迫下菊苣幼苗的熱激蛋白

8、(HSP90)和脫水素(CiDHN1)基因的mRNA相對表達量增加且后者在脅迫2h顯著高于空白對照組(P＜0.01);隨著鹽脅迫時間的延長(2～48 h)，HSP90含量無明顯變化，但CiDHN1的含量則逐漸升高，并在24 h和48 h后分別在0.001和0.01水平極顯著高于空白對照組。SNP預處理使鹽脅迫下菊苣幼苗內(nèi)HSP90和CiDHN1的mRNA表達進一步增多，其中HSP90和CiDHN1的mRNA含量分別在鹽脅迫8h和24 h

9、明顯高于其對應的單鹽處理組（P＜0.05）。鹽脅迫期間(2～48 h)，SNP預處理菊苣幼苗中HSP90含量無明顯變化，而CiDHN1蛋白含量則呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。過氧化氫(0.5 mmol/L)預處理后，菊苣幼苗中HSP90和CiDHN1的mRNA相對表達量和蛋白含量也表現(xiàn)出與SNP處理后相似的變化趨勢，但效應不及SNP明顯。
　　以上結(jié)果表明，70 mmol/L的NaCl是將軍菊苣種子萌發(fā)期和營養(yǎng)生長期幼苗的耐受濃度;0.2

10、mmol/L SNP不但能有效緩解鹽脅迫對菊苣種子萌發(fā)的抑制，而且還能明顯提高鹽脅迫下幼苗地上部分的生物量，增強菊苣的鹽適應;這種緩解效應可能是通過以下幾種途徑來實現(xiàn)的:1.SNP預處理增強了菊苣幼苗的保水能力，促進滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸的合成與積累，同時促進小分子糖類向果聚糖特別是蔗果四糖轉(zhuǎn)化，使果聚糖含量增加;2.SNP增強了菊苣幼苗中POD同工酶的活性，并使其同工酶譜帶增加，同時促使SOD和CAT活性增加，而減少MDA含量;3.SNP