叶面施硒后紫花苜蓿响应低温胁迫的研究

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叶面喷施适量硒溶液有益于紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长发育,但能否提高紫花苜蓿低温耐性仍未可知。本试验以前期研究确定的适于紫花苜蓿生长的硒溶液浓度(100mg·L-1 Na2Se O3)为基础,设置叶面喷施100mg·L-1 Na2Se O3溶液的硒处理组(ST组)与喷施等量蒸馏水的对照组(CK组),待喷施24h后,以梯度降温的方式于10、4、-4℃下各处理48h,并以25℃处理样品为对照,探究紫花苜蓿叶面喷施硒溶液对低温胁迫的生理生化响应及其分子调控机理,以期为黑龙江地区富硒紫花苜蓿的生产提供理论依据。主要研究结果如下:(1)在25℃和10℃时,ST组叶绿素含量均显著高于CK组(P<0.05)。(2)随着温度的降低,超氧阴离子(O2-)、脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量均呈逐渐升高的趋势;同一温度下比较,10℃时,ST组O2-含量较CK组显著升高,而4℃和-4℃时,ST组O2-含量较CK组显著下降(P<0.05)。4℃时,ST组的可溶性糖含量显著高于CK组,较CK组升高18.20%,(P<0.05)。10℃时,ST组Pro含量与CK组相比显著升高,升高了33.3%(P<0.05)。(3)10℃和4℃时,ST组过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性与CK组相比均显著升高(P<0.05)或差异不显著。4℃时,ST组CAT活性与CK组相比升高幅度最大,升高了24.46%。10℃时,ST组SOD活性与CK组相比升高幅度最大,升高了178.21%。10℃时,ST组POD活性与CK组相比升高幅度最大,升高了16.20%。(4)10℃时,ST组抗坏血酸过氧化物酶活性(APX)与CK组相比显著升高(P<0.05),升高了24.42%。25℃、10℃和4℃时,ST组的还原型谷胱甘肽(GSH)含量均高于CK组,在4℃时差异显著(P<0.05),在25℃和10℃时差异极显著(P<0.01)。其中25℃时,ST组GSH含量较CK组升高幅度最大,升高了24.37%。(5)紫花苜蓿转录组测序结果显示,25℃时差异基因显著富集到的通路数为7个,包括脂代谢分级(类固醇生物合成、亚油酸的新陈代谢)和聚糖的生物合成和代谢分级(糖胺聚糖降解)等。4℃时差异基因显著富集到的通路数为9个,包括碳水化合物代谢(戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化)、复制和修复(同源重组和错配修复)等。25℃和4℃共有差异基因富集到了2个通路上,且均与光合作用(光合作用生物的碳固定作用、丙酮酸代谢)相关。综上,冷胁迫下(10℃和4℃),施硒总体降低了O2-含量,提高了紫花苜蓿渗透调节物质(Pro和可溶性糖)含量、抗氧化物酶(CAT、SOD和POD)活性以及ASA-GSH循环中APX活性和GSH含量,说明冷胁迫下施硒对紫花苜蓿的低温适应性有一定程度的提升。转录组数据表明,4℃与25℃时差异基因显著富集的通路差异较大。
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