酸枣对盐胁迫的生理响应及转录调控研究

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枣树(Ziziphus jujuba Mill.)是我国重要的特色果树,酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)作为枣树的野生种与栽培枣有很高的亲和性,因此常作为砧木在枣树栽培中广泛使用。目前枣树主栽区多位于盐渍化地区,盐胁迫限制了枣产业的可持续发展,但枣树耐盐胁迫的生理及分子机制还尚不明确。因此,本研究以实生酸枣幼苗为材料,通过施加不同浓度的Na Cl处理,探究盐胁迫浓度及时间对酸枣不同组织生长状况、光合作用、离子稳态、激素含量和转录组的影响,解析酸枣耐盐胁迫的生理和分子调控机制。主要研究结果如下:(1)当Na Cl浓度超过100 m M时酸枣幼苗的生长会受到抑制,并且盐胁迫浓度越高、持续时间越长对生长的抑制越显著。盐胁迫会降低酸枣叶绿素含量并抑制其光合作用。另外,盐胁迫会导致MDA的积累并增强SOD、POD和CAT的活性。(2)Na Cl胁迫后根、茎、叶中Na+含量显著增加且呈现出明显的浓度效应和时间效应,而K+含量除第3 d在叶片中略有增加外,在其他组织中均明显降低。同时,Na Cl胁迫会降低各组织中K+/Na+比值。Na Cl胁迫降低了各组织中Ca2+和Mg2+含量,并导致叶中N含量在第3d和第8d增加,但在第13d下降。Na Cl胁迫显著改变了酸枣体内的激素稳态,在Na Cl长时间胁迫下ABA、SA和IAA含量显著增加,而JA、JA-Ile、ACC含量在Na Cl胁迫后下降。(3)比较转录组分析发现Na Cl胁迫下各处理组中差异表达基因的数量呈现出明显的浓度效应和时间效应,且差异表达基因主要富集在光合作用、非生物胁迫响应、转运蛋白活性、抗氧化酶活性、离子稳态和转录因子活性等条目中。基因共表达网络分析得到与盐胁迫密切相关的基因模块,并从中鉴定出Zj MYB108、Zj WRKY6、Zj GPX6、Zj HAB1、Zj HAK5等核心基因,这些基因可能在酸枣耐盐胁迫过程中发挥着重要作用。(4)对盐胁迫下与氮素吸收和转运及维持K+/Na+稳态相关基因表达情况的分析表明Zj NHXs、Zj HAKs、Zj SKORs、Zj HKT1等基因在Na Cl胁迫后显著差异表达。同时,发现Zj NPF7.2、Zj NPF7.3、Zj NPF2.9等基因在盐胁迫下表达水平明显改变。这些基因可能广泛参与盐胁迫下酸枣对K+和Na+的吸收和转运以及养分吸收过程,并对促进植物生长和抵御盐胁迫对植物造成的危害中发挥重要作用。(5)酸枣WRKY、NAC、MYB等与植物抗逆密切相关的转录因子在盐胁迫下显著差异表达。异源转化拟南芥进一步发现过表达Zj WRKY6和Zj WRKY65较野生型植株对盐胁迫表现出更强的耐受性。综上所述,本研究通过结合生理和转录组分析,从浓度、时间和组织多角度解析了酸枣对盐胁迫的响应机制,明确了酸枣可以通过改变部分内源激素的含量和调控离子稳态及养分吸收来增强对盐胁迫的耐受性。此外初步验证了Zj WRKY6和Zj WRKY65可以提高酸枣的耐盐性,为后续探索提高枣树的耐盐性及培育耐盐枣树品种提供了研究基础。
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