表油菜素内酯在黄瓜低温胁迫反应中的作用机理研究

发布时间：2020-04-12 02:10

【摘要】：表油菜素内酯(EBR)是一种促进植物生长的类固醇激素,在植物生理和发育过程中发挥着重要作用。很多研究结果表明,EBR参与调节植物对非生物胁迫的功能反应。但EBR诱导抗性的作用机理还不完全清楚。本文研究并讨论了EBR在黄瓜低温胁迫反应中的作用机制。为了研究EBR在黄瓜幼苗低温胁迫反应中的机理,对黄瓜幼苗进行如下处理,NT(正常温度,26℃/18℃白天/夜晚),LT(低温对照处理)、EBR(低温+0.1μM EBR)和BZR(低温+4μM BZR,BZR为特定的EBR合成抑制剂)。结果表明:低温胁迫抑制了黄瓜幼苗生长,降低了壮苗指数、叶绿体色素(Chl)含量、光合能力和抗氧化物酶活性,增加了活性氧(ROS)含量、丙二醛(MDA)含量、激素水平以及调控EBR合成基因的表达水平。EBR处理显著促进了黄瓜苗生长,提高了壮苗指数、Chl含量、光合能力和抗氧化物酶活性、细胞膜稳定性、内源激素水平以及调控EBR合成基因的表达水平,降低了ROS含量和MDA含量。综上,外源EBR通过激活EBR生物合成基因的转录,从而调控内源激素(生长素、脱落酸、玉米素核苷和表油菜素内酯),提高抗氧化酶能力,避免产生过量的ROS和MDA,保护叶绿素和光合系统,从而促进黄瓜苗生长。为了研究EBR在黄瓜幼苗亚适宜根际温度(RZT)反应中的作用机理,对黄瓜幼苗进行如下处理:NT(正常温度22±2℃)、LT(低温对照处理)、EBR(亚适宜根际温度14±2℃+0.1μM EBR)和BZR(亚适宜根际温度14±2℃+4μM BZR)。结果表明:LT和BZR处理显著抑制了黄瓜幼苗生长,降低了叶绿素含量、光合能力、抗氧化酶活性、营养物质和激素积累。EBR处理显著促进了黄瓜苗生长,提高了叶绿素含量、光合能力和抗氧化酶活性,降低了ROS中H2O2、O2含量和MDA含量。LT处理提高了茉莉酸和玉米素核苷含量,而EBR处理提高了ABA、IAA、GA3、EBR和IPA含量。LT处理下调了EBR合成基因(CsDWF1、CsDWF2、CsDWF3、CsDWF4、CsDWF5、CsDWF6和CsCYP85A2)的转录水平,而EBR处理则显著上调了以上基因的转录表达。以上结果表明,EBR可以通过调控EBR生物合成基因的表达、内源激素水平,激活抗氧化酶活性来降低ROS产生,保护叶绿素和光合系统,有效缓解亚适宜根际温度对黄瓜幼苗产生的不利影响,从而促进黄瓜幼苗生长。本文还研究了RZT环境条件下EBR处理对黄瓜幼苗NO3和NH4离子流速、氮代谢和NRT1家族基因转录水平的影响。设NT(正常温度22±2℃)、LT(低温对照处理)、EBR(亚适宜根际温度14±2℃+0.1μM EBR)和BZR(亚适宜根际温度14±2℃+4μM BZR)。结果表明,RZT处理对伤流速度、根系活力、硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性、NO3离子流速、NH4离子流速和编码硝酸盐转运体基因(NRT1)的表达产生不利影响。但是,外源EBR缓解了上述不利影响,增加了内源EBR含量、伤流速度、根系活力、NR活性、NiR活性、GS活性、GOGAT活性、NO3离子流速、NH4离子流速和氮积累。EBR处理还上调了硝酸盐转运蛋白(CsNRT1.1、CsNRT1.2A、CsNRT1.2B、CsNRT1.2C、CsNRT1.3、CsNRT1.4A、CsNRT1.5B、CsNRT1.5C、CsNRT1.9和CsNRT1.10)的转录水平,下调了CsNRT1.5A和CsNRT1.8的转录水平。LT处理上调了CsNRT1.5A的表达水平,同时外源BZR处理下调了NRT1基因的表达水平。以上研究结果表明,外源EBR可以通过改变氮代谢、NO3离子流速、NH4离子流速和NRT1基因的表达来缓解RZT造成的不利影响,从而促进黄瓜幼苗生长。本研究首次证明了EBR在黄瓜幼苗响应亚适宜根际环境时所起的重要作用。本文研究结果表明,EBR在缓解温度胁迫对植物产生的不利影响方面具有重要作用。本文试验结果进一步阐明了黄瓜幼苗对温度胁迫的响应机制,对于温室等保护地蔬菜生产管理具有一定的参考价值。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S642.2

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本文编号：2624143