论文部分内容阅读
硼是高等植物生长发育所必需的重要微量元素,土壤中硼缺乏或者过量都会对植物生长发育造成不利影响,由此也成为农业生产上的主要问题之一。随着近几年硼测定技术、细胞和分子生物学技术等的发展以及芸薹科模式植物拟南芥基因组测序的完成,利用拟南芥来研究植物硼的吸收转运生理及分子机制对作物硼营养性状的遗传改良具有重要意义。本研究以早期研究获得的拟南芥抗低硼胁迫突变体LBT及其野生型Col-0为材料,通过硼同位素示踪、石蜡切片显微观察、以及基因表达等技术来研究它们对低硼胁迫反应的差异,以揭示LBT耐低硼胁迫的生理和分子机制。获得的主要结果如下：1.拟南芥LBT抗低硼胁迫的生理基础通过水培实验调查了LBT和Col-0低硼胁迫下的生长性状,并利用10B同位素示踪法分析了不同部位硼含量差异,结果表明LBT地上部和根鲜干重均显著高于Col-0,LBT中地上部、新叶和根中总硼含量及其地上部和新叶中10B含量均显著高于Col-0。这说明了LBT的硼吸收转运能力强于Col-0。2.拟南芥LBT低硼胁迫下的形态特征利用根系扫描和石蜡切片等技术考察了低硼胁迫下拟南芥LBT和Col-0的根系性状、地上部表型以及叶片的细胞结构和气孔数目,结果表明,LBT的总根长、根尖数、根体积及总表面积均显著高于Col-0；LBT地上部生长优于Col-0,而且LBT地上部新叶具有较大的细胞和细胞间隙,其新叶的气孔总数显著高于Col-0。由此可推测,硼在LBT中被优先分配到新生组织中可能和蒸腾作用有关。3.拟南LBT低硼胁迫下硼吸收转运相关基因的表达分析为验LLBT基因与已报道的硼吸收转运相关基因BOR1,BOR2,BOR3,BOR4, NIP5;1,NIP6;1,WRKY6和FFT是否在硼吸收转运过程中存在相互作用,通过定量PCR进行了不同硼水平下LBT和Col-0根和地上部中的基因表达分析。结果表明,在低硼水平下,仅有LBT根中NZP5；1基因的表达量显著高于Col-0,结合LBT和Col-0对硼吸收能力差异分析可知,LBT较强的硼吸收能力和根中NZP5；1的高量表达有关。我们推测,LBT基因与NZP5；1可能存在一定的联系。综合以上结果表明,拟南芥突变体LBT在低硼胁迫下的地上部和根系具有明显的生长优势,而且LBT硼吸收能力显著强于Col-0,可能是因为LBT根中NIP5；1基因的表达显著增强,而促使LBT吸收更多的硼。同时随着蒸腾流,LBT吸收的硼会优先转移到新生组织中被利用。