盐胁迫下外源褪黑素对生菜幼苗根系的影响

发布时间：2020-06-19 08:51

【摘要】：在我国设施园艺生产中,由于其特定的环境,以及不合理的水肥管理,无论基质栽培还是土壤栽培都极易产生盐渍化,导致植物根系受到胁迫,严重影响园艺作物的生长发育,从而造成极大的经济损失。褪黑素具有促进植物侧根生长发育的作用,因此研究外源褪黑素对生菜根系生长及产量的影响,具有十分重要的现实意义和应用价值。本研究以‘韩育’品种生菜为试验材料,采用基质栽培,进行了两部分实验。第一部分为不同浓度褪黑素对生菜幼苗根系影响的研究,设置了7个处理,分别为CK、M0.01、M0.1、M1、M10、M50和M100处理(M代表褪黑素处理,0.01代表褪黑素浓度为0.01μmol/L)。其目的是筛选出适宜生菜根系侧根生长的褪黑素浓度。第二部分为外源褪黑素缓解盐胁迫下生菜根系发育的调控机制研究,共设置四个处理(CK:空白对照;CY:100mmol/L氯化钠溶液;MT:1μmol/L褪黑素溶液;MY:1μmol/L褪黑素和100mmol/L氯化钠溶液)。主要研究了不同处理对生菜根系的形态、微观结构、侧根生长相关基因LBD16、18、29的表达量和内源褪黑素的含量水平的影响。试验结果如下:1.在不同浓度的褪黑素溶液处理下,生菜幼苗的根系形态指标发生显著变化。褪黑素的浓度对生菜幼苗根系具有浓度梯度效应,在低浓度0.01μmol/L处理下,生菜幼苗根系的生长发育情况和CK对照无差异。随着浓度的提高,在M0.1、M1和M10的处理下,根系的长度显著缩短,但是侧根数目显著增多。其中在M1处理下,侧根数目最多。在高浓度M100处理下,生菜的幼苗根系的发育受到严重影响,抑制了幼苗根系的生长发育。2.在盐胁迫下外源褪黑素对生菜微观结构的影响,主要是MT处理下生菜根系的形成层的厚度显著增加,与CK对比提高了34%。CY处理最低,只有CK处理的70%厚度。而在生菜根系的维管组织发育中盐胁迫严重抑制了生菜根系维管组织细胞的发育,使其细胞发育呈现不规则状,排列混乱无序。施加褪黑素后MY处理显著缓解了盐胁迫对其的抑制,其维管组织细胞形状规则有序,证明褪黑素对缓解盐胁迫下的生菜根系发育有积极作用。3.在盐胁迫下外源褪黑素显著影响了生菜幼苗根系生长相关基因的表达。LBD16、LBD18、LBD29在生菜中特异表达,在外源褪黑素的处理下对根系的生长发育起着非常重要的调控作用。MT处理后,与对照CK比较,显著上调了LBD16基因的表达水平,下调了LBD18基因的表达水平;与处理MY比较,显著上调了LBD29基因的表达水平。同时,在盐胁迫下MY与CY两个处理相比,施加了褪黑素显著下调了LBD18和LBD29两个基因的表达水平。这表明,褪黑素具有上调LBD16从而增强了侧根形成过程中的木质部周围细胞的分裂能力和下调LBD18、LBD29来改变根部维管组织的形态建成的重要作用。
【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】：2019
【分类号】：S636.2
【图文】：

褪黑素,生长素,生物合成途径

第一章文献综述淡草, 褪黑素对植物根系增长的促进作用, 是生长素的作用不等。此外与 IAA 效果相比, 褪黑素浓度对根的影响效果相AA 效果（金丝雀草）到 86%的 IAA 效果（小麦根）不等。物体内, 大约为 25 到 150ng/(g*鲜重)。然而, 在大麦和燕麦胚于 IAA 在某些组织的含量水平；意味着褪黑素可能是是影响。在红色卷心菜中褪黑素在浓度效应上也具有双重作用。在的浓度处理下已被证明对根系生长有刺激作用,而 100 μM 有A 和褪黑激素之间的关系尚不清楚, 但是在低浓度的褪黑素A 水平含量提高。暗示低浓度的褪黑素刺激了了 IAA 的生物

模式图,通用结构,家族,模式图

低浓度的褪黑素处理下, IAA 水平含量提高。暗示刺激根系生长的低浓度的褪黑激素触发褪黑素刺激的 IAA 生物合成, 但是具体的 IAA 和褪黑激素之间的关系尚不清楚。1.5 根系发育相关基因及根系显微结构1.5.1 LOB 结构域的特点Lateral Organ Boundaries Domain (LBD)基因家族是一类植物特有的基因家族。主要功能是调控植物侧生器官原基的启动、侧生器官的近—远轴极性建立、侧生器官与顶端分生组织之间边界的建立（Iwakawa 2002）。其在许多的植物生长和发育中起重要作用。LBD 结构域包含几个保守基序, 例如 CX2CX6CX3C 基序, GAS 模块和 leucinezipper-Like Motif, 类似于亮氨酸拉链的 LX6LX3LX6L 基序（Shuai et al. 2002）, 有人提出在 I 类 LBD 蛋白边界结构域中的类似亮氨酸（Leu）拉链基序对了蛋白质二聚化具有作用, 但尚未通过实验评估。目前已经充分验证了 LBD16 和 LBD18 在拟南芥（Arabidopsis thaliana）的侧根发育中起重要作用。Han（2017）研究了其氨基酸序列在 LBD16 和 LBD18 的二聚化以及转录调节和生物学功能中的作用, 证明了由 LBD 的基序介导的 LBD 18 的同源聚合对于通过启动子结合的转录调控和侧根形成至关重要。

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