干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯对玉米幼苗根系吸水的影响

发布时间：2020-06-20 21:09

【摘要】：玉米是世界范围内广泛种植的重要粮食和饲料作物,也是一种高耗水植物,对水分亏缺比较敏感,干旱会严重限制玉米产量。因此,探究其适应水分亏缺环境的机制,并了解人为提高其耐旱性的有效方式,对于干旱及半干旱地区的玉米种植具有非常重要的指导意义。茉莉酸类化合物(jasmonates,JAs)作为环境信号分子,参与调控植物生长发育以及对逆境胁迫的响应。已有大量研究证实,外源茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)能够改善植物抗逆性,但鲜少有研究报道其在生物及非生物胁迫下对于根系功能的影响。本试验选取了玉米品种‘郑单958’为试验材料,采用水培种植,通过测定玉米幼苗气体交换参数、H_2O_2含量、MDA含量、抗氧化酶活性、叶片水分含量、根系水力导度、水通道蛋白活性及表达水平来研究干旱胁迫下,外源MeJA对玉米幼苗根系吸水能力的影响。主要试验结果如下:1.正常水分条件下,对幼苗根系施加外源MeJA后,植株的光合速率、气孔导度以及蒸腾速率上升;当玉米幼苗受到干旱胁迫后,三者显著降低;而在施加外源MeJA后,下降趋势得到缓解,同时其叶片相对含水量以及叶片水势也有一定程度提高。对根水导的检测发现,正常水分条件下,施加外源MeJA后,玉米幼苗的根系水力导度显著升高。受到干旱胁迫的玉米幼苗植株根系水力导度只有正常水分条件下植株的40.7%;施加外源MeJA后,植株的根水导得到一定的恢复,为未施加Me JA的正常水分条件植株的74.2%。这一结果的出现,一方面是由于对气孔开闭的调节,使得地上部水分散失减少;另一方面通过提高根水导,从而提高植株的水分吸收,使得地上部分的水分状况维持在一个较高水平,缓解植株受到的干旱胁迫。2.使用HgCl_2抑制玉米幼苗根系水通道蛋白后发现,对照组中MeJA处理植株与未施加MeJA处理植株的蒸腾速率下降到相同水平,证明水通道蛋白参与了由MeJA介导的水分调控过程。进一步对水通道蛋白进行实时定量的检测后发现,外源MeJA能够上调部分水通道蛋白基因的表达。因此,在干旱胁迫下,水通道蛋白参与了由MeJA介导的水分调节过程,并且发挥了关键性的作用。3.在对干旱胁迫下玉米幼苗的抗氧化酶系统研究时发现,外源MeJA能有效增强玉米幼苗的抗氧化酶活性,提高了植株抗氧化能力,缓解了水分胁迫环境下植物体内活性氧的积累,使H_2O_2以及MDA含量降低,减缓了对植物的氧化伤害。同时,活性氧积累的减少,可能缓解了其对于水通道蛋白的抑制作用,对植株根系水力导度产生影响,进而缓解了干旱胁迫。
【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】：2018
【分类号】：S513
【图文】：

玉米幼苗,干旱胁迫,外源,气孔导度

图 2-1 干旱胁迫下外源 MeJA 对玉米幼苗光合速率(A)、气孔导度(B)、蒸腾速率(C)的影响Fig 2-1 Effects of exogenous MeJA on photosynthetic rate (A), stomatal conductance (B), transpiration r(C) of maize seedling under drought stress不同小写字母表示 0.05 水平上差异显著(P<0.05)Different lowerease letters indicate significant difference at 0.05 level (P<0.05)2.2.2 干旱胁迫下不同浓度外源 MeJA 对玉米幼苗叶片相对含水量的影响4 个 MeJA 浓度梯度处理后，对玉米幼苗的叶片相对含水量进行了测定，结果如2-2 所示：PEG 干旱胁迫下，经过 2 h 的 MeJA 处理后，随着 MeJA 浓度的升高，叶片相对含水量升高，当浓度达到 10 μmol·L-1时达到最大值，相较于对照组上升了 9.6%之后逐渐下降，而当浓度继续上升至 50 μmol·L-1时，叶片相对含水量下降至对照组水平以上结果表明，干旱胁迫下，对根系施加外源 10 μmol·L-1MeJA 能够提高玉米幼苗的片水分含量；但是，过高浓度的 MeJA 会恶化玉米幼苗的水分状况。

叶片相对含水量,玉米幼苗,干旱胁迫,外源

对玉米幼苗的叶片相对含水量进行了测定，结果如图2-2 所示：PEG 干旱胁迫下，经过 2 h 的 MeJA 处理后，随着 MeJA 浓度的升高，叶片相对含水量升高，当浓度达到 10 μmol·L-1时达到最大值，相较于对照组上升了 9.6%，之后逐渐下降，而当浓度继续上升至 50 μmol·L-1时，叶片相对含水量下降至对照组水平。以上结果表明，干旱胁迫下，对根系施加外源 10 μmol·L-1MeJA 能够提高玉米幼苗的叶片水分含量；但是，过高浓度的 MeJA 会恶化玉米幼苗的水分状况。16

【参考文献】