盐胁迫对水稻植株生长、籽粒发育影响及1-MCP调控作用

发布时间：2020-09-19 19:39

　　 水稻是谷类作物中对根际土壤盐分比较敏感的植物。盐胁迫引起的渗透胁迫、离子胁迫以及激素(乙烯)胁迫可抑制水稻生长及发育,而乙烯释放量增加又会影响水稻强势粒与弱势粒的发育。1-甲基环丙烯(1-MCP)可通过抑制乙烯与受体的结合降低植物乙烯释放量。目前1-MCP对盐胁迫下水稻生长特征及籽粒发育特性的影响尚未有研究报道。因此,本研究通过解析盐胁迫环境下水稻生理生化特征及相关蛋白表达,明确盐渍区水稻产量潜力低、植株耐盐性能差的内在机理,并通过1-MCP调控水稻强势粒、弱势粒发育特征来提高盐渍区水稻产量潜力,促进盐渍区土壤资源的高效利用。盆栽试验于2016-2017年在中国水稻研究所温室进行。试验一为水稻品种与盐胁迫交互影响水稻耐盐性能及蛋白表达试验。水稻品种为两优培九(籼稻)与日本晴(粳稻);盐胁迫水平包括0(对照,CK),1.5 g NaCl/kg干土(低度盐胁迫,LS),4.5 g NaCl/kg干土(中度盐胁迫,MS)以及7.5 g NaCl/kg干土(重度盐胁迫,HS)。试验二为1-MCP对不同水稻品种盐胁迫缓解效应的生理生化机理试验,1-MCP处理包括水稻孕穗中期施用1-MCP以及不施用1-MCP,水稻品种及盐胁迫水平同试验一。研究结果表明,盐胁迫抑制了水稻出苗率,降低了水稻苗期及分蘖盛期的生长特征参数。日本晴未能在HS水平下存活。盐胁迫也在一定程度上降低了供试水稻剑叶光合活力,并且盐胁迫对日本晴光合活力的抑制作用高于两优培九。基于水稻干物重下降速率分析表明,苗期与分蘖盛期的两优培九在HS水平下分别属于对盐胁迫中等耐受及耐受水平,而日本晴在HS水平下属于对盐胁迫敏感水平。两优培九对盐分的耐性高于日本晴。水稻孕穗中期施用1-MCP可降低水稻籽粒,尤其显著降低弱势粒的乙烯释放量,并可显著提升水稻弱势粒的灌浆速率。与不施用1-MCP相比,施用1-MCP的供试水稻剑叶光合速率、气孔导度、呼吸速率、SPAD值以及叶面积指数均有较大幅度提高。1-MCP对两优培九灌浆速率及籽粒重量的提升作用优于日本晴。与不施用1-MCP相比,施用1-MCP的两优培九在CK、LS、HS水平下的产量分别提升35.6%、37.6%和35.3%。结果表明,1-MCP可显著提升盐胁迫下水稻剑叶光合特征及籽粒灌浆速率,尤其对水稻弱势粒的提升作用具有显著优势。盐胁迫增加水稻植株乙烯释放量,而水稻孕穗中期施用1-MCP可显著降低植株乙烯释放量。施用1-MCP可改善水稻叶片生化特征,包括提高超氧化物歧化酶活性、叶绿素含量、脯氨酸含量和蛋白质合成等,降低叶片丙二醛、H_2O_2含量,进而提高盐胁迫下供试水稻干物重等。结果表明,1-MCP可用于改善盐胁迫下水稻生理、生长及生化特征参数,可作为提升盐渍区土壤及水稻生产力的重要改良措施。随盐胁迫水平提高,日本晴的剑叶细胞膜透性要高于两优培九。盐胁迫也显著降低了供试水稻根系活力以及剑叶的蛋白表达。盐胁迫对两优培九根系活力的抑制作用轻于日本晴处理。ITRAQ蛋白定量分析表明,与CK相比,LS、MS、HS处理的两优培九叶片分别有28、368和491个蛋白上调表达;与LS相比,MS和HS处理的两优培九叶片分别有425和541个蛋白上调表达;与MS相比,HS处理的两优培九叶片有324个蛋白上调表达。日本晴在HS盐胁迫水平下未能存活。与CK相比,LS和MS处理的日本晴叶片分别有239和337个蛋白上调表达;与LS相比,MS处理的日本晴叶片有328个蛋白上调表达。盐胁迫水平下,两优培九叶片蛋白上调表达量高于日本晴处理,这可能是两优培九耐盐性能优于日本晴处理的原因。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511


本文编号：2822915