燕麦对盐碱胁迫的生理响应机制研究

发布时间：2018-01-30 20:44

本文关键词： 燕麦盐碱胁迫生理响应蛋白组品种筛选　出处：《内蒙古农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：盐碱地及次生盐碱地的不断增加,已严重威胁着我国的粮食安全和生态环境,土壤盐碱化是人类面临的世界性问题。燕麦是粮饲兼用作物,同时具有耐盐碱特性,开展燕麦盐碱响应机制研究,具有重要的生态和经济价值。本文以耐盐碱品种Vao-9与盐碱敏感品种白燕5号为材料,在盆栽条件下研究不同碱浓度(0、25、50、75、1OOmmol.L-1)与盐浓度(0、50、100、150、200mmol.L-1)胁迫对燕麦不同器官与产量、光合特性、保护酶系统、叶片和根蛋白组的影响,以揭示燕麦耐盐、耐碱机制。通过不同盐及碱浓度的胁迫对235个燕麦品种影响的研究,确定了燕麦耐盐、碱评价指标与方法,比较了燕麦不同品种耐盐和耐碱的差异。主要研究结果如下1.燕麦的耐盐碱性因胁迫程度不同对植株干物质、根冠比与产量构成因素影响不同。轻度盐胁迫(50mmol.L-1)能促进燕麦植物干物质的累积及主枝穗粒数增加,对百粒重与产量无显著性影响；中、重度盐碱胁迫降低燕麦地上与根部干重并于抽穗期干重降低达到最高,降低百粒重、主枝穗粒数与产量,对小穗数影响不显著；重度盐胁迫(200mmol.L-1)显著降低燕麦根冠比,中、重度碱胁迫提高根冠比,其中碱胁迫对抽穗、灌浆期地上部干物质积累量的抑制程度高于根部。在中、重度盐碱胁迫下,耐盐碱品种Vao-9上述指标的减幅显著低于敏感品种白燕5号。2.盐碱胁迫影响燕麦光合特性。轻度盐胁迫(50mmol.L-1)提高燕麦叶绿素含量、光合效率、气孔限制值,耐盐碱品种Vao-9的叶绿素含量及光合速率较盐碱敏感品种白燕5号提高明显,两品种叶绿素含量分别提高了10.8%-34.4%与6.5%-14.7%,光合效率分别升高7.9%-15.8%、12.1%-18.2%;中、重度盐、碱胁迫均降低叶绿素含量、光合效率与最大净光合速率,其中盐胁迫下气孔因素导致光合速率降低,碱胁迫下非气孔因素降低光合效率,在抽穗期表观量子效率升到最大,并随着胁迫程度增加而加重。耐盐碱品种Vao-9的光饱和点、补偿点明显低于盐碱敏感品种白燕5号。3.燕麦耐盐碱生理调控作用大小与抗逆生理指标种类、生育时期与器官有关。盐碱胁迫下,灌浆期丙二醛含量高于分蘖、拔节、抽穗期；灌浆期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)增加最显著,以发挥其抗氧化作用、缓解活性氧产生的伤害,其中Vao-9叶、茎、根SOD活性分别较对照升高11.4%-80.4%、12.8%-117.5%、10.4%-99.7%,白燕5号叶、茎、根SOD活性分别较对照升高4.4%-34.7%、8.6%-95.3%、6.3%-43.25%。Vao-9、白燕5号叶CAT活性分别较对照升高33.9%-110.4%、15.9%-59.3%,Vao-9、白燕5号根CAT活性分别升高14.6%-378.9%、12.9%-235.3%;过氧化物酶(POD)活性在拔节期达到峰值；叶片可溶性糖在分蘖、拔节、灌浆期累积量增加明显,茎、根可溶性糖含量在灌浆期降低明显；轻度盐胁迫下(50mmol.L-'),叶片相对含水量升高；轻、中度盐碱胁迫下,根系活力在分蘖、拔节、抽穗期呈升高趋势。4.盐碱胁迫下,抽穗、灌浆期根冠比与产量呈显著负相关(P0.05),冗余根系不利于产量形成。叶绿素含量、光合速率与产量极显著正相关(P0.01)与丙二醛显著负相关(P0.05),膜脂过氧化伤害通过降低光合速率、叶绿素含量导致减产。分蘖期叶(P0.01)、茎(P0.05)可溶性糖含量与产量显著负相关,灌浆期茎(P0.05)可溶性糖含量与产量极显著正相关(P0.01),可溶性糖参与产量形成。光合速率与根系活力极显著正相关(P0.01),根系代谢增强有助于光合速率升高。SOD、CAT极显著正相关(P0.01),协同发挥抗氧化作用。5.通过蛋白分离纯化与Maldi-Tof质谱鉴定、荧光定量PCR分析,发现燕麦通过根与叶片改变相关蛋白表达量来提高其耐盐碱特性。在盐胁迫下,根部鉴定出13个蛋白点,其蛋白量与对照差异显著(P0.05)。分别为：(1)2个fructose-bisphosphate aldolases,4个alcohol dehydrogenases,1个enolase,1个UDP-glucuronic acid decarboxylase,1个F1-ATPase alpha subunit属于碳水化合物与能量代谢相关蛋白；(2)1个choline monooxygenase属于胁迫适应与防护蛋白；(3)1个lipase属于脂肪代谢相关蛋白;(4)1个polyubiquitin属于蛋白降解相关蛋白(5)1个14-3-3protein属于信号转导相关蛋白。叶片共鉴定出29个蛋白点,其蛋白量与对照差异显著(P0.05),按照功能可分为4类：光合作用相关蛋白、碳水化合物与能量代谢相关蛋白、蛋白合成与折叠相关蛋白、解毒相关蛋白。6.采用GGE统计方法,对235个燕麦品种(系)在不同盐、碱浓度胁迫下的耐盐碱差异进行了评价,确定了燕麦耐盐碱评价的方法与生理指标。运用锥形塑料管结合底部托盘是增加单位面积内种植品种数、提高筛选效率的较佳鉴定燕麦的耐盐碱性方法；通过发现盐碱胁迫下高发芽率品种并不一定具有高结实率,提出了将发芽与产量结合起来筛选抗盐碱品种是必要的；明确了鉴定燕麦耐盐碱最佳的盐浓度为150mmol.L-1、最佳碱浓度为75 mmol.L-1、两类盐鉴定用溶液总体积均为40L；叶绿素可作为筛选耐盐碱性快速鉴定生理指标。
[Abstract]:The effects of different alkali concentrations ( 0 , 25 , 50 , 75 , 1 OOmmol 路 L - 1 ) and salt concentration ( 0 , 50 , 100 , 150 , 200 mmol 路 L - 1 ) on the yield , photosynthetic characteristics , protective enzyme system , leaf and root protein were studied .

【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.6

【参考文献】