油菜素内酯缓解花生盐胁迫的作用机理研究

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花生是重要的油料作物之一,而现有的花生栽培种大部分为盐碱敏感型,不适宜在盐碱地种植,盐胁迫严重影响了花生的产量。24-表油菜素内酯(EBL)在调节植物生长发育和抗逆性方面发挥着重要作用,而外源EBL在花生盐胁迫中的作用及机制尚不清楚。在本研究中,以花生栽培种开农1715为材料,通过对盐胁迫下的生理指标以及基因表达谱分析,探究了EBL对花生盐胁迫的响应,主要研究结果如下:(1)选取苗龄12 d,长势一致的花生幼苗,设置5个NaCl浓度进行胁迫处理,结果表明,与CK相比,150 m M NaCl处理下,花生幼苗株高和生物量显著下降,MDA含量显著增加,这说明150 m M NaCl胁迫严重抑制了花生幼苗的生长。因此,选择150 mM NaCl作为盐胁迫处理浓度。(2)选取苗龄12 d,长势一致的花生幼苗,在150 mM NaCl胁迫处理的基础上,设置4个EBL浓度进行处理,结果表明,与150 m M NaCl单独处理相比,叶面喷施0.1μM EBL显著提高了花生幼苗的主茎高度和生物量,显著降低了MDA含量,有效缓解了花生幼苗受到的盐胁迫。由此确定0.1μM EBL作为缓解盐胁迫的有效浓度。(3)选取苗龄12 d,长势一致的花生幼苗,分别进行CK(0 mM NaCl+0μM EBL)、N(150 m M NaCl+0μM EBL)、NE(150 m M NaCl+0.1μM EBL)以及E(0 m M NaCl+0.1μM EBL)四个处理,结果表明,与CK相比,NaCl胁迫下,花生幼苗生长指标显著降低,ROS含量及MDA含量显著升高,说明NaCl胁迫导致花生幼苗遭受氧化胁迫并损伤了细胞膜;NaCl胁迫下,叶面喷施0.1μM EBL显著提高了CAT活性,降低了ROS含量,缓解了幼苗的氧化胁迫,降低了MDA含量,保护了细胞膜。与CK相比,NaCl胁迫下,脯氨酸和可溶性糖含量显著提高,而叶片相对含水量显著降低,说明150 m M NaCl胁迫导致花生幼苗遭受渗透胁迫,而幼苗通过积累渗透调节物质缓解渗透胁迫;与NaCl单独胁迫相比,叶面喷施0.1μM EBL显著提高了脯氨酸及可溶性糖含量,并且提高了叶片相对含水量,说明EBL有效缓解了花生幼苗的渗透胁迫。另外,NaCl胁迫下,花生幼苗的光化学反应效率显著降低,叶面喷施0.1μM EBL提高了花生幼苗的叶绿素含量并提高光化学反应效率,降低了热耗散,最终促进了花生幼苗的生长,提高了幼苗耐盐性。(4)对四种处理下花生幼苗的基因表达谱分析表明,在NaCl胁迫下,EBL处理上调了过氧化物酶体相关基因PMP34等,可溶性糖积累相关基因SPS2和BFRUCT1,下调了脯氨酸代谢相关基因PRODH。此外,NaCl胁迫下,EBL处理上调了质膜上的Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX7和NHX8,上调BR生物合成及信号转导相关基因CYP90A1和BSK5,并调节其他植物激素如ABA和生长素相关基因以促进幼苗生长和盐胁迫下的胁迫适应。综合生理水平和基因表达水平的结果,我们认为EBL可能主要通过上调过氧化物酶体相关基因PMP34等提高抗氧化防御系统,上调SPS2和BFRUCT1,下调PRODH等积累可溶性糖和脯氨酸等渗透调节物质,上调NHX7和NHX8维持离子稳态以及调节植物激素网络来缓解花生盐胁迫,为花生抗盐性研究提供了理论依据。
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