外源物调节碱胁迫水稻生理特性及相关基因表达的效应

摘要：

[目的]碱性盐含量高是碱化土壤中制约水稻生长发育的主要障碍因子.研究 3 种常用外源植物调节物对碱胁迫下水稻幼苗生长、生理特性及相关基因表达的调节效应,以筛选可缓解水稻受碱胁迫的外源调节物.[方法]试验采用水培方法,供试水稻品种为'中花 11',外源调节物为甜菜碱(GB)、硝普钠(SNP)和褪黑素(MT).以正常营养液为对照(CK),以CO32-和HCO3-浓度为 20 mmol/L、pH 8.65 的碱性营养液为碱胁迫处理(AS).水稻幼苗生长至 21 天后,在CK和AS条件下,分别喷施蒸馏水(DW)、GB、SNP和MT,共 8 个处理.连续处理 3 天后收获,测定表型、生理指标及基因表达量.采用主成分分析、隶属函数结合权重综合评价等方法,评价外源调节物对水稻碱胁迫伤害的缓解效应.[结果]与AS+DW处理相比,AS+GB、AS+SNP和AS+MT处理均显著降低了叶片卷曲度,提高了幼苗存活率,增加了地上部和根部的干鲜重;显著降低了水稻幼苗丙二醛(MDA)和活性氧(H2O2、O(2)-)含量,明显提高了脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量,显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性;显著提高了脯氨酸合成酶基因OsP5CS和抗氧化酶合成基因OsCu/Zn?SOD、OsCATC和OsPOX1 的表达水平.碱胁迫下,喷施外源调节物对水稻体内内源GB、NO和MT相关合成酶基因表达水平也产生了显著影响,其中,SNP显著降低了OsNOA1 基因的表达水平,提高了OsNIA2基因的表达水平;MT显著提高OsASMT1基因的表达水平,降低OsSNAT基因的表达水平;而GB显著降低了OsBADH1 和OsCMO基因的表达水平.相关性分析结果表明,OsCu/Zn?SOD与SOD、CAT活性和地上部鲜重呈显著正相关,SOD活性与地上部鲜重呈显著正相关,OsP5CS与Pro含量、地上部干重呈显著正相关;H2O2 和 O(2)-含量与OsCu/Zn?SOD表达水平、SOD活性和地上部鲜重呈显著负相关,H2O2 含量与叶片卷曲度呈显著正相关,O(2)-与SS含量呈显著负相关.主成分分析将16个测定指标综合成6个主成分因子,6个主成分的累计贡献率达 87.91％.通过隶属函数结合权重法进行综合评价,发现SNP处理的D值最大,其次是GB处理,MT处理的D值最小.[结论]甜菜碱、硝普钠和褪黑素这 3 种外源物均能通过调节水稻幼苗形态、生理特性及基因表达的变化,从而缓解水稻碱胁迫伤害并增强水稻的耐碱性,其中,硝普钠的缓解效应最大,甜菜碱次之,褪黑素最小.

关键词：水稻、碱胁迫、硝普钠、褪黑素、甜菜碱、生理特性、基因表达、综合评价

所属期刊栏目：29

分类号：S642.2;S511;S482

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划

在线出版日期：2023-06-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：813-825