促进草坪草根系生长物质的筛选及其机理研究

发布时间：2017-12-07 23:17

  本文关键词：促进草坪草根系生长物质的筛选及其机理研究

  更多相关文章： 根系 百喜草 高羊茅 转录组高通量测序 蛋白质双向电泳

【摘要】：草坪草根系对草坪草的生长发育与草坪的坪用价值具有至关重要的作用,目前草坪应用面临最大的问题就是草坪草根系不够发达,根系不够深,根量也少,致使草坪耐践踏性和抵抗其它非生物胁迫的能力差。本研究选取适用于根系研究的暖季型草坪草百喜草(Paspalum notatum)与冷季型草坪草高羊茅(Festuca arundinacea)作为代表草种分别进行试验,分别筛选出两种类型草的最佳促根物质,并研究其促进机理。具体结果如下:为百喜草选取的7种候选促生物质分别是硼、钙、铁、镧、铈、水杨酸和褪黑素。通过测定根系的根长、根数和根表面积等形态指标,确定促生效果。实验结果表明,0.3μM镧处理6 d促进百喜草根系生长最佳。在此基础上,从生理生化水平和分子水平对镧促进百喜草根系生长的机理进行了研究。生理生化水平指标有镧含量、根系活力、细胞壁组分(果胶含量、半纤维素I含量和半纤维素Ⅱ含量)、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、叶绿素荧光相关参数(Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ、qP、ETR)、叶绿素含量、根呼吸速率、根呼吸作用相关氧化酶酶活性(抗坏血酸氧化酶AAO、多酚氧化酶PPO)、根系线粒体亚细胞结构以及根系内源激素含量(生长素IAA、赤霉素GA和脱落酸ABA);分子水平指标为转录组高通量测序和荧光定量PCR验证检测。荧光定量PCR检测结果与转录组高通量测序结果的相关系数为0.92,验证了转录组高通量测序结果的可靠性,同时转录组测序结果与生理生化指标多数可以相互印证,进一步保证了结论的准确性。经综合三个层面的研究结果得出的结论:对百喜草根系生长的促进作用主要是通过提高根系活力、光合作用(提高PSⅡ活性和电子传递链效率)、呼吸作用(提高呼吸速率、AAO酶活性、增加成熟细胞中线粒体的个数)以及增加根系中生长素的含量为百喜草根系的生长提供必需的能量与调节物质,进而促进根系的生长。为高羊茅选取的5种候选促生物质分别是海藻糖、甜菜碱、亚精胺、芸苔素内酯和独角金内酯。高羊茅的促根物质筛选直接在干旱胁迫下进行。根据根系的总根长、主根伸长速率和侧根数等形态指标评价促生效果。实验结果表明,0.3 mM海藻糖处理12 d促进高羊茅根系生长最佳。海藻糖促进高羊茅根系生长的机理研究在非逆境和干旱胁迫两种生长环境下进行。形态指标为总根长、主根伸长速率、侧根数以及根尖内部结构;生理生化选择根系可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和根系内源激素含量(茉莉酸JA、结合态茉莉酸JA-ILE、茉莉酸前体OPDA、生长素IAA、结合态生长素IAA-Asp、玉米素tran-ZR和赤霉素GA);分子水平研究选择蛋白组分析和荧光定量PCR验证检测。荧光定量PCR检测结果与蛋白组分析结果基本一致,说明海藻糖在转录水平与蛋白水平上对高羊茅根系生长的调控保持一致。整合三个层面的结果得出以下结论:在非逆境下,外源施加海藻糖可以通过增加高羊茅根基部可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和细胞分裂素(玉米素)含量,提高抗氧化及生长分裂类蛋白的表达来促进高羊茅侧根数量的增加;在干旱胁迫下,外源施加海藻糖可以通过增加高羊茅根尖分生区的长度,根尖部可溶性糖含量(海藻糖、葡萄糖、果糖和蔗糖)和生长素含量,提高能源代谢及生长分裂类蛋白的表达来促进高羊茅主根的伸长。综上:0.3μM镧可以通过提高光合作用、根系呼吸作用及根系生长素的合成促进根系生长,适合用作南方暖季型草坪草(百喜草)的促根物质;0.3 mM海藻糖可以通过调控根系可溶性糖、内源激素及能量代谢、抗逆、生长类蛋白的表达含量来促进根系生长,适合用作北方冷季型草坪草(高羊茅)的促根物质。
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S688.4

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本文编号：1264171