论文部分内容阅读
近年来,由于气候变暖、工业污染、农业灌溉与化肥使用不当等因素影响使得全世界盐碱地面积逐年增加。已有较多研究致力于水稻耐盐性探讨,以便于改善盐碱地现状,提升盐胁迫下水稻产量。而通过适宜化合物处理以提高水稻耐盐性也逐渐受到重视。乌索酸(UA)作为一种五环三萜类化合物在调控人类多种疾病(如癌症)及在小鼠实验中的有益作用已被证实,而在植物中的调控作用却鲜少研究。因此,本试验旨在通过研究乌索酸(UA)预处理在不同盐胁迫下(0、40 mM、80 mM)对不同水稻品种(HZ、712、HAY)生长发育、形态结构及生理生化的影响,探讨乌索酸(UA)预处理后盐胁迫下三个水稻品种的耐盐机理,为乌索酸(UA)进一步在植物中的应用研究及水稻耐盐育种提供新思路。取得的主要研究结果如下:1、研究了不同浓度盐处理和乌索酸(UA)预处理对三个水稻品种生理特性和膜代谢的影响。结果表明,盐胁迫抑制水稻生长,生物量显著降低。且随着盐浓度的增加,根和叶的干、鲜重也逐渐降低。在高浓度盐胁迫(80 mM NaCl)下,HAY品种根和茎的生物量影响最低,而与HZ和HAY相比,712品种则表现出中等程度的盐响应。同时,盐胁迫也导致植物体内ROS大量积累,造成植物氧化损伤,丙二醛(MDA)、电解质渗漏(EL)、脂氧合酶(LOX)含量显著增加。其中HAY品种在单独盐胁迫及乌索酸预处理下,有关膜代谢的指标含量都相对最低,说明HAY品种对盐胁迫的耐性相对较好。2、电镜结果也显示乌索酸(UA)预处理可通过改善细胞叶绿体和线粒体结构来减轻盐胁迫对其造成的影响。乌索酸(UA)预处理会缓解线粒体肿胀,使得线粒体形态大小基本恢复正常,并且对核、核膜、细胞膜等伤害明显减轻,恢复效果在HAY品种中最显著。三个水稻品种的耐盐性从低到高依次为:HZ<712<HAY,即HAY为耐盐品种,HZ为盐敏感品种。3、分析了不同浓度盐处理和乌索酸(UA)预处理对三个水稻品种抗氧化酶系统的影响。ROS的迅速增加进一步导致抗氧化酶活性增加。其中,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)的活性受盐胁迫影响最显著,SOD、POD酶的活性在HZ品种中最高,712和HAY品种次之。盐胁迫对过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化氢酶(APX)的影响则相对不明显。在GSH-AsA循环中,高盐胁迫使得氧化型谷胱甘肽(GSSG)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性受到显著影响,而低浓度盐胁迫的影响则相对不显著。乌索酸预处理能显著增强SOD、APX、POD、CAT、GR等抗氧化酶的表达,并且使GSH-AsA循环中GR、GSH、AsA含量显著升高,GSSG含量降低。4、明确了不同浓度盐处理和乌索酸(UA)预处理对三个水稻品种氮代谢、Na~+/H~+离子和相关基因表达的影响。在氮循环中,乌索酸(UA)预处理显著增强了盐胁迫下水稻品种中NR及NOS活性及NO含量。盐胁迫还导致植物体内Na~+积累增加,K~+吸收减少,而乌索酸(UA)预处理使得盐胁迫下水稻品种Na~+积累减少和K~+积累增加。基因定量表达分析发现,乌索酸UA预处理显著增加了Na~+转运蛋白基因OsHKT1;5及Na~+/H~+交换器基因OsSOS1的转录表达,同时抑制非选择性的阳离子转运基因OsCNGC1的转录表达,使得高浓度盐胁迫下OsNR1、OsNR2、OsGR及OsCAT、CuZnSOD、OsPOD、OsCAT基因表达量均显著升高。因此,乌索酸的预处理通过提高抗氧化酶、GSH、NO等的含量,降低Na~+的吸收,增加Na~+转运蛋白的相关基因表达来增强水稻对盐胁迫的耐性。5、对乌索酸预处理后盐胁迫下水稻的各项生理生化指标进行了主成分及相关性分析。初步探索了各个指标的相关程度,并确定了NR、K~+、GR等关键指标在乌索酸调控水稻抗盐胁迫中的重要作用。