分根灌溉对平邑甜茶（Malus hupehensis）生理及相关分子表达水平的影响

发布时间：2020-07-18 13:26

【摘要】：部分根区灌溉(PRD)是最近提出的一种有效的节水灌溉方式。理解水分胁迫相关基因对不同根区干旱的响应对制定节水灌溉制度有重要指导意义。本研究采用具有分根系统的平邑甜茶(Malus hupehensis)苗作为材料,研究了水分亏缺胁迫下,不同根区灌溉方式对植株生理生化及8个干旱胁迫相关因表达的影响。设置4个处理,即:(1)对照处理CK(灌溉量为100%蒸发量);(2)交替分根灌溉APRD(灌溉量为50%的蒸散量);(3)亏缺灌溉DI(灌溉量为50%的蒸散量);(4)固定分根灌溉FPRD(灌溉量为50%的蒸散量,干旱盆为FPRDd,灌溉盆为FPRDw)。研究主要结果如下:(1)与CK相比,三种干旱胁迫灌溉处理植株的光合作用(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、黎明前叶水势(Ψ_(leaf))和蒸发量均显著下降。相关性研究显示Gs与Ψ_(leaf)存在显著正相关关系,Gs与土壤含水量(V_θ)之间也呈显著正相关性,说明Gs的大小受干旱根区的V_θ影响较大。APRD植株的Pn、Gs、Tr和Ψ_(leaf)高于DI和FPRD,表明在灌溉量相同的情况下,APRD的灌溉方式使植株表现出了更好的生理水分状态。(2)与CK相比,三种干旱胁迫处理植株产生的ABA均显著升高。不同处理植株的ABA含量大小顺序为叶片:CKAPRDDIFPRD,根系:CKAPRDFPRDwDIFPDRd。叶片与根系中的ABA含量趋势一致。IAA含量从小到大顺序为,叶片中:DIFPRDAPRDCK,根系中:DIFPRDdFPRDw=CKAPRD。与DI和FPRD相比APRD保持相对较高的IAA含量和较低的ABA含量,表明APRD植株受到的干旱程度较轻,生长相对较快。CK和FPRDw的根系GA含量(GA_(root))之间虽没有显著差异,但均显著高于APRD和DI处理。根系中Zr含量(Zr_(root))在CK与FPRDw的含量显著高于FPRDd、DI、APRD,而这三个盆根区的Zr_(root)之间没有显著差异。相关性分析结果表明,Gs和ABA_(leaf)浓度呈负相关,V_θ与ABA_(leaf)呈负相关。ABA_(leaf)/Zr_(leaf)与Gs和Ψ_(leaf)具有明显的负相关关系。(3)本文所研究的8个基因在根系中的表达量显著高于叶片。ABA合成关键酶基因MpNCED1和MpNCED2在根系中的表达量是叶片中表达量的上千倍,但ABA_(leaf)是ABA_(root)的3-7倍,这说明ABA在根系中产生后运输到了叶片。DI和FPRD处理植株叶片和根系中的MdCYP707A1和MdCYP707A2基因表达量显著高于APRD与CK处理,表明ABA在DI和FPRD处理下的ABA代谢速率快。MpNCED2和MdCYP707A2的表达与ABA_(root)/Zr_(root)显著相关。干旱胁迫处理后脱水素基因(MdDHN2和MdDHN5)在根系中的表达上调,DI和FPRDd的根系基因表达水平显著高于CK和APRD。脱水素基因分别在DI的叶片中和FPRDd的根系中的表达水平最高。APRD、FPRD和DI植株叶片和根系中的水孔蛋白基因MpPIP2;1表达水平之间有显著差异,CK中的表达量最低。而另一个水孔蛋白基因MpTIP2;2的表达在各处理植株的根系中有显著差别且三个干旱处理的MpTIP2;2基因表达显著低于CK的MpTIP2;2基因表达,表明MpPIP2;1和MpTIP2;2可能分别通过上调或下调基因表达的方式达到减少水分损失的目的。这些结果表明土壤水分异质性诱导的因表达依赖于整个根区中水分亏缺的位置和强度。本研究表明APRD诱导了比较弱的基因响应,表明这是一种潜在的有效节水灌溉方式。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S661.1;S275

【参考文献】