胡杨试管芽苗对盐胁迫的生理响应及基因表达

发布时间：2017-12-10 23:04

  本文关键词：胡杨试管芽苗对盐胁迫的生理响应及基因表达

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【摘要】：胡杨(Populus euphratica Oliv.)是我国西北干旱盐渍化地区唯一能够成林的树种,对维持西北地区生态系统具有重要意义,胡杨很强的耐盐性与其生理特性相关。本文以胡杨试管芽苗为研究材料,研究盐胁迫下胡杨细胞膜透性、渗透调节物质及抗氧化系统的变化;CuZn-SOD和PtAPX2基因的表达;超微结构的变化。从生理响应、抗盐基因表达及超微结构3个层面全面系统地探讨胡杨耐盐性机理,为早期筛选胡杨耐盐树种及进一步探究胡杨耐盐性机理提供理论依据,具体结论如下:1.生理响应随着盐胁迫浓度的增加,胡杨生长受到抑制,叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量(Chl)、叶绿素/类胡萝卜素(Chl/Car)均呈下降趋势;相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,10 d盐处理上升幅度大于5 d,中、高浓度盐(150~200 mmol/L)胁迫下REC和MDA含量均显著增加,其中,REC含量比对照分别增加46.8%、55.2%(10 d),MDA含量比对照分别增加42.7%、63.2%(10 d)。中浓度盐(150 mmol/L)胁迫下可溶性蛋白(SP)含量最高,比对照增加72.8%(5 d)和47.6%(10 d);可溶性糖(SS)含量在低浓度盐(50~100 mmol/L)胁迫显著增加,其他盐处理与对照相比无明显变化;100 mmol/L盐胁迫下主要增加脯氨酸(Pro)含量来增强细胞渗透调节能力。盐胁迫导致胡杨O2·-和H2O2含量增加,其中,中、高浓度盐(150~200 mmol/L)胁迫增加最明显;SOD活性呈先升高后降低趋势,各盐处理SOD活性均高于对照,150mmol/L盐处理POD活性最高,低、中浓度(50~150 mmol/L)盐胁迫CAT活性显著高于对照,100mmol/L盐处理APX活性最高,而中、高浓度盐(150~200 mmol/L)胁迫APX活性与对照相比无明显变化,低浓度盐(50~100 mmol/L)胁迫GR活性显著增加,分别是对照的1.8倍(5 d)和1.48倍(10 d);ASA含量呈先下降后上升趋势,100 mmol/L盐胁迫比对照下降26.9%(5 d)、47.3%(10d),5 d盐处理GSH含量呈下降趋势,10 d盐处理GSH含量呈先上升后下降趋势。这些结果表明,胡杨在适宜盐浓度(150 mmol/L)胁迫下,可以通过积累可溶性蛋白、可溶性糖等渗透调节物质来增加细胞的渗透势,防止细胞失水,同时也通过增加保护酶活性和抗氧化剂含量来缓解活性氧(O2·-、H2O2)对自身的伤害。2.基因表达半定量PCR和实时荧光定量PCR研究CuZn-SOD、PtAPX2基因表达的结果基本一致,盐处理24~48 h显著增加CuZn-SOD基因表达量,盐处理36~72 h显著增加PtAPX2基因表达量,SOD活性呈先上升后下降趋势,48 h为最大值,APX活性在48 h~72 h呈下降趋势,盐处理时间大于48 h时CuZn-SOD、PtAPX2基因表达与SOD、APX活性变化基本保持一致。这些结果表明,盐胁迫下胡杨酶基因表达时间存在差异(CuZn-SOD早于PtAPX2),酶活性与酶基因表达呈正相关(48 h),其较强的耐盐性是CuZn-SOD、PtAPX2等关键酶基因共同表达的结果。3.超微结构100mmol/L盐胁迫下胡杨超微结构变化不明显,200 mmol/L盐胁迫下叶片表皮气孔密度、气孔开放比例、开度均减小,蜡被层增厚,叶片微管束面积减小,细胞腔增大,叶肉细胞的细胞膜内陷,类囊体片层排列疏松、膨胀、扭曲,嗜饿颗粒增多,淀粉粒减少,说明200 mmol/L盐胁迫超过胡杨自身耐受性,导致结构受损。综上所述,盐胁迫下胡杨在生理、酶基因表达、超微结构等方面方面做出了不同的响应,在低于150 mmol/L盐胁迫下具有一定耐受性和适应能力,在高于48 h盐胁迫下耐盐能力与抗氧化酶基因表达呈正相关,高浓度盐(200 mmol/L)使其结构严重受损。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S792.11

【参考文献】

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本文编号：1276212