不同大豆品种对干旱和盐胁迫的生理响应机制

发布时间：2020-07-18 22:35

【摘要】：我国作为农业生产大国,农业一直是国家战略性、基础性核心产业,大豆作为重要经济作物之一,其产量与品质直接影响我国粮食安全。大豆生长发育过程中常面临干旱和盐等逆境胁迫,从而严重影响其产量和品质。前人研究表明干旱和盐逆境对植物的胁迫机制具有一定程度的相似性。鉴于此,本研究以大豆的抗旱品种CV.FD92(Resistant-Drought简称RD)与敏感品种CV.Z1303(Sensitive-Drought简称SD)为试验材料,从生理、生化、分子及激素水平等几个方面对抗旱品种大豆的抗旱与耐盐机理进行了深入研究。主要研究结果如下:干旱胁迫和盐胁迫下,RD和SD的植株地上部生长均受到不同程度的抑制,SD幼苗表现出萎蔫、叶片变黄等症状,RD幼苗生长状况较SD好,其叶面积较SD植株分别增加了28.1%和29.6%。在胁迫条件下,大豆植株的根系参数也对逆境适应做出了应答。在干旱条件下,RD植株的总根长比SD植株的总根长增加了66.4%,且RD植株的根系表面积是SD的1.64倍;另外,RD植株地上部、根部干重和根冠比较SD植株分别增加了72.4%、160.7%和48.8%。在盐胁迫条件下,RD植株根系参数和生长参数的特征与干旱条件下相似,各参数均明显优于SD植株,其中RD植株的根冠比较SD植株提高了23.3%。由此可见,抗旱品种RD植株的生长参数更适应逆境胁迫环境。在干旱和盐胁迫下,植物通过调节自身的渗透调节物质或启动与逆境胁迫相关酶类物质来增加植株根系从环境中吸收水分,并保持植株体内抗氧化能力的平衡。在干旱和盐胁迫条件下,RD植株中SOD和POD含量分别较SD植株提高72.41%、175.00%和131.10%、150.00%,且差异均达到极显著水平;同时,RD植株中MDA含量较SD植株分别降低了26.70%和52.70%,均达到了显著水平。另外,在干旱和盐胁迫条件下,叶子中RD植株K~+/Na~+是SD植株的2.81倍和3.25倍,根中RD植株K~+/Na~+是SD植株的1.25倍和1.80倍。由此推测,RD植株通过调节K~+/Na~+比例和增加SOD、POD含量降低MDA含量是其抵抗干旱和盐胁迫的重要策略之一。为了进一步研究抗旱品种RD耐旱分子机制,本研究对其体内耐旱相关的基因的表达以及植株体内激素含量变化情况进行了分析,结果发现在干旱条件下,RD和SD中的GmP5CS的表达分别是正常浇水条件下的8.00倍和1.20倍;在盐胁迫条件下,RD和SD中的GmP5CS的表达分别是正常浇水条件下的6.50倍和1.10倍。另外,在干旱条件下RD和SD中的GmDREB1a的表达量是对照的3.30倍和1.10倍,盐胁迫条件下分别为4.00倍和1.50倍,其他三个相关基因GmGOLS,GmBADH和GmNCED1的表达量与上述两个基因的表达变化规律基本一致。干旱和盐胁迫下RD植株中ABA含量分别增加了10.00倍和9.00倍,而SD植株中分别增加了4.60倍和3.00倍。在胁迫处理时,RD和SD的JA与SA量均略有下降,SD基因型的降低更多。由此可见,大豆通过调节其体内的各种激素如脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等内源激素的浓度变化来调节逆境响应的生理过程,以达到抗旱耐盐的效果。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1
【图文】：

逆境胁迫,植株形态,材料,植株

图 1. 逆境胁迫对不同大豆材料植株形态的影响浇水（WW）条件下生长 20 d 的幼苗；S15 d 和 S20 d——分别在干旱或盐度下处理 1豆植株。Fig.1 Effect of stress on plant morphology of different soybean materials.dlings grown for 20 d under well-watered (WW) conditions, S15 d and S20 d - plants treatedsalinity for 15 and20 d, respectively.种胁迫下，RD 植株高度较 SD 植株高，但差异不显著（P<0.05生物量也存在显著差异（P<0.05）。其中，在干旱和盐胁迫 20 d 部干重分别比 SD 植株高出 72.4%和 160.7%；而 RD 的根冠比较8%和 23.3%（表 8）。征决定了植物对土壤中水分吸收量的多少。在干旱和盐胁迫条件度较 SD 植株增加 66.4％，在盐胁迫下 RD 植株的主根长与干旱主根长度达到了显著差异（P<0.05）（表 8）。另外，在逆境胁迫和根表面积均受到不同程度的影响，其中 RD 植株受逆境胁迫的，较正常条件下增加了 197.00 mm，而 SD 总根长受到明显的抑

植株形态,逆境胁迫,植株,材料

图 2 逆境胁迫对不同大豆材料植株形态的影响植株在充足浇水条件下生长；PEG 表示两种植株在干旱胁迫下生长；NaCl 表示ig.2 Effect of stress on plant morphology of different soybean materialss that both planting strains were grown under sufficient watering; PEG means that twght stress, NaCl indicates that the two plants grow under salt stress.迫处理对大豆植株光合参数的影响以看出，正常条件下，二者相关光合参数差异不显著（P<下，RD 植株的叶面积较 SD 分别高出 28.1%和 29.6％，且均此外，在两种胁迫下，RD 植株的净光合速率（PN）和气D 植株（P<0.05）。其中，在干旱胁迫条件下 RD 植株 PN 和.60 倍和 1.61 倍；盐胁迫条件下，RD 植株 PN 和 GS 分别较1.83 倍。在胁迫条件下，两种植株中 Chl 含量均有下现象，降的更多。

植株,逆境胁迫,材料,氧化胁迫

3 逆境胁迫对不同大豆材料植株 RWC、REC 和 Pro 的影响（RD）大豆基因型，在水分充足（WW），干旱（15％PEG）C; A），相对电导率（REC; B）和脯氨酸含量(C)。数据为平均显著P<0.01。f stress on the content of RWC、REC and Pro in different soybeanC; A), relative electrical conductivity (REC; B), and proline conte soybean genotypes exposed for 20 d to well-watered conditions (Ws ±SD, n = 3, ** - differences significant at P < 0.01.理对大豆叶片 MDA 以及 H2O2含量的影测定氧化胁迫的指标，测量了两种类型叶片中比，干旱胁迫下 SD 植株 MDA 和 H2O2含量分别高 62.3%和 121.7%（图 4A，B）；与正常条 H2O2含量分别高 86.96%和 31.25%，盐胁迫下件下，RD植株中MDA和H2O2含量较SD植株著水平(P<0.05)；盐胁迫条件下，RD 植株中 M

【参考文献】