盐胁迫下油菜素内酯对油菜幼苗离子稳态的调控

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土壤盐碱化严重影响了作物的生长,造成农业减产,油菜素甾醇类化合物(Brassinosteroids, BRs)能提高许多作物的耐盐性,减轻其盐害,为了进一步研究BRs提高植物的耐盐机理,尤其是在离子稳态方面的调控机制,本研究以24-表油菜素内酯(EBL,24-epibrassinolide)为代表,以甘蓝型油菜(Brassica napus L.)“南盐油1号”为材料,探索了外源喷施不同浓度EBL对不同NaCl浓度处理下的油菜幼苗的光合作用、渗透调节和离子平衡等的调控效应,并着重分析了150 mmol·L-1 NaCl处理下,外源喷施10-10 mol·L-1 EBL对油菜幼苗不同器官水平、质外体和共质体水平及其根、叶柄、叶片中不同类型细胞水平上离子分布的影响。主要研究结果如下:(1)在100 mmol·L-1 NaCl处理下,10-6-10-12 mol·L-1 EBL处理均可提高植株干重,其中10-10 mol·L-1 EBL (EBL2)处理作用最为明显,而胁迫强度增加到200 mmol·L-1 NaCl,EBL处理效应的趋势还是一样,但是除了EBL2处理对其生物量的提升达到显著水平外,其它浓度EBL的促进效应均不显著。且在100和200 mmol-L-1 NaCl胁迫下,EBL2处理均明显增加油菜叶片相对含水量(Relative water content, RWC)和渗透调节能力(Osmotic adjustment ability, OAA),从而改善植株的水分状况,而OAA的改善也促进了植物的光合作用,在外喷EBL条件下,油菜幼苗光合作用的气孔限制得到缓解,从而盐渍下被抑制的光合作用得到明显改善。盐胁迫下外施EBL可不同程度的提高油菜不同器官的K+/Na+,明显提高油菜叶片和根的SK,Na,而显著降低叶柄的SK,Na,说明EBL可以调节油菜叶片和根对KlK+、Na+的选择性吸收或运输来更好的维持植株的离子稳态,增强植株耐盐性。(2)在150 mmol·L-1 NaCl处理下,外源喷施10-10 mol·L-1 EBL能显著增加油菜幼苗叶柄中的K+含量,而对叶脉和叶片中的K+影响不大,且均能显著降低叶柄、叶脉和叶片中的Na+和C1-含量,同时增加了叶柄、叶脉和叶片中的K+/Na+,也进一步表明EBL对油菜叶片K+/Na+的提高更主要是其对植株Na+外排的结果。(3)与对照相比,150 mmol·L-1 NaCl处理后,油菜幼苗叶片的质外体和共质体中的Na+和C1-含量均显著增加,而外喷10-10 mol·L-1 EBL均能显著降低质外体和共质体中的Na+和Cl-含量,但对K+含量无显著影响。且外喷10-10mol·L-1 EBL均增加了共质体和质外体的K+/Na+,增加共质体和质外体之间的离子陡度,表明EBL能通过降低质外体和共质体中的Na+和Cl-积累、并倾向于在共质体的液泡中更多比例的积累,提高K+/Na+来增强植物的耐盐性。(4) 150 mmol·L-1 NaCl处理下,外源喷施10-10 mol·L-1 EBL能不同程度的降低根、叶柄和叶片各类细胞中的Na+和C1-的相对含量,并增加K+的相对含量,说明EBL能影响不同器官中各类细胞中的离子分配,即提高K+/Na+来提高植物耐盐性。综上所述,外源EBL能通过改善油菜离子稳态来改善幼苗光合作用和渗透调节,从而提高其耐盐性,在离子稳态方面积极的调控包括:EBL降低了Na+和C1-从根部向地上部分运输;降低了叶片质外体和共质体中Na+和C1-的积累以及不同器官中各类细胞中的Na+和C1-的相对含量;EBL主要是通过降低Na+的累积来提高K+/Na+比值,而对K+的影响相对较小;EBL促进离子更大比例地在共质体的液泡中累积,降低离子在质外体中分配。
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