內(nèi)源水楊酸改變的擬南芥突變體對鹽脅迫應(yīng)答的研究.pdf

1、土壤鹽漬化是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個非常重要的非生物脅迫因素，也是目前全球性的資源環(huán)境問題和生態(tài)問題。水楊酸是植物體內(nèi)普遍仔在的一種酚類化合物，植物在逆境條件下產(chǎn)生并且積累水楊酸。如今，水楊酸作為一種植物對逆境脅迫應(yīng)答的信號分子被廣泛研究。
　　 本研究以擬南芥野生型(Columbia)、內(nèi)源水楊酸高積累突變體snc1、水楊酸缺失的轉(zhuǎn)基因植株nahG、水楊酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺失突變體npr1-1和sid2、乙烯合成受阻突變體ein2-1以及e

2、in2-1/npr1-1雙突變體為材料，在實驗窒控制條件下進(jìn)行NaCl脅迫，通過對比研究，揭示內(nèi)源水楊酸在植物對鹽脅迫應(yīng)答中可能的作用機制以及與乙烯的相互作用。將6周齡的供試植株隨機分成4組，即對照組和3個處理組。處理組NaCl濃度分別設(shè)為100 mM、200 mM和300 mM，NaCl處理5天后進(jìn)行生理生化指標(biāo)測定。具體包括：葉片的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和過氧化物酶(peroxidase，

3、POD)活性、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量、離子滲透率、葉綠素含量及葉綠素a/b值、脯氨酸含量等。并進(jìn)行SOD、POD和CAT同工酶聚丙烯酰胺凝膠電泳，分析不同濃度鹽脅迫下三者的表達(dá)差異。結(jié)果表明，鹽脅迫抑制了所有供試植株的生長，造成不同程度的脫綠和失水，然而，與野生型相比，snc1突變體植株是所有供試植株中受傷害程度最高的，表現(xiàn)為生長遲緩、老葉變黃。SA低積累突變體nahG、sid2以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺

4、失突變體npr1受傷害程度相對較低，表現(xiàn)為生長受抑制程度較低，葉綠素含量降低較緩，只表現(xiàn)出一定萎蔫。與各自的對照相比，鹽脅迫增加了所有水楊酸突變體的SOD和POD活性，尤其是水楊酸高積累突變體snc1植株在各個NaCl濃度脅迫下SOD和POD活性均為最大，且表型出NaCl劑量與效應(yīng)關(guān)系。此外，在鹽脅迫下，水楊酸與另一種植物激素乙烯存在著一定的相互作用。SOD和POD同工酶的聚丙烯酰胺凝膠電泳顯示的酶活性與上述分光光度法測得的溶液中SOD

5、和POD的活性具有良好的一致性，如snc1突變體可不同程度地誘導(dǎo)抗氧化酶同工酶的表達(dá)，這進(jìn)一步表明該突變體受到更嚴(yán)重的氧化脅迫。在本實驗條件下，與野生型植株相比，SA高積累突變體snc1在100 mM和200 mM的NaCl脅迫下MDA積累增加，而SA低積累突變體nahG、sid2以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺欠突變體npr1的MDA含量在所有供試NaCl濃度脅迫下均低于野生型。細(xì)胞膜的離子滲透率與MDA的變化趨勢基本一致。這些結(jié)果表明，在鹽脅迫下，S

6、A高積累加重了植株的氧化脅迫傷害，而SA含量缺失或信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺失則有利于植株對鹽脅迫的耐受性。脯氨酸作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑也顯示出各種供試植株對鹽脅迫應(yīng)答的差異，snc1植株的脯氨酸含量在不同濃度NaCl脅迫下均比野生型的低，而nahG、sid2以及npr1的脯氨酸含量則高于野生型，這與NaCl脅迫導(dǎo)致植株形態(tài)及其它生理生化指標(biāo)變化趨勢是一致的，表明脯氨酸在調(diào)節(jié)植物耐受鹽脅迫方面起重要作用。乙烯作為一種生理功能偏負(fù)的調(diào)節(jié)劑廣泛參與植物對

7、各種逆境脅迫的調(diào)節(jié)，一般表現(xiàn)為積極的作用，因此乙烯缺失突變體預(yù)期不利于植株對鹽脅迫的耐受，本實驗結(jié)果也提供了初步的實驗證據(jù)。同時，部分結(jié)果也顯示乙烯與SA具有某種相互作用機制。
　　 總之，本研究表明，在NaCl脅迫下，內(nèi)源SA高積累加強了植株的氧化脅迫傷害，具體表現(xiàn)為脂質(zhì)過氧化水平增加，如MDA含量升高、膜離子滲透性增加。此外，SA高積累突變體的葉綠素含量降低、滲透物質(zhì)脯氨酸含量降低，而伴隨發(fā)生的是抗氧化酶活性被誘導(dǎo)。而內(nèi)源S