铁对小金海棠和山定子盐胁迫响应的影响及其可能的作用机制

发布时间：2017-04-14 22:20

  本文关键词：铁对小金海棠和山定子盐胁迫响应的影响及其可能的作用机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：盐胁迫作为一种重要的非生物胁迫可以引起离子失衡,渗透胁迫或氧化胁迫从而影响作物产量,并在苹果上尤为明显。许多研究指出利用物理和化学方法可以减少作物的盐胁迫造成的负面影响,如炼苗,施用氨基酸和生长调节剂。另外使用Fe-EDDHA等铁螯合物可以减少盐胁迫的危害。铁对盐胁迫的改善的作用机制可能是由于铁对植物细胞的离子转移或氧化胁迫的调节。然而,在高等植物尤其在果树上铁对抗盐胁迫的分子机制研究较少。因此,本研究旨在通过生理生化和分子手段探究铁在盐胁迫反应中的作用,从而减少盐胁迫的负面影响。小金海棠和山定子是用中国北方重要的苹果砧木,小金海棠是铁高效耐盐基因型,而山定子是对缺铁和盐敏感的基因型。本研究以生长1个月的苹果幼苗为试验材料,经过0mM和75mM氯化钠以及0μM,40μM和160μM FeNaEDTA处理,在处理0,1,3,6,9天后,取根、幼叶和老叶进行形态和生理生化及相关的分子生物学检测,包括对盐胁迫和铁吸收相关基因的表达进行分析,叶和根中的铁含量测定,以及根际pH值,电解质渗透率,活性氧和过氧化氢的含量测定。 基因表达结果表明,在小金海棠中,在缺铁条件下,高盐胁迫可提高MdSoS1基因的表达量,而且在根中的表达高于在幼叶和老叶的表达量,同时,比山定子中表现更明显。在盐胁迫过量铁或盐胁迫缺铁条件下小金海棠根中MdAPX1基因表达量均高于山定子,同时小金海棠根中低盐胁迫过量铁或盐胁迫缺铁条件下MdAPX1基因表达量均比充足铁含量条件下的表达量高。在正常铁条件下,在小金海棠幼叶中MdAPx1的表达比在缺铁条件下较高。然而,在盐胁迫充足铁和过量铁条件下,山定子中MdAPX1的表达比小金海棠中高。本研究对小金海棠和山定子的老叶中基因表达谱分析表明各个基因在盐胁迫条件下均有表达,并在过量铁条件下表达最明显。此外,盐胁迫诱导下调小金海棠根中在缺铁条件下MxFIT,MxIRT,MxHA2的表达以及根际土壤酸度,但这种变化没有在山定子中发现。另一方面,在盐敏感型的山定子中呈现出比小金海棠高的Na+的含量,而且其浓度在老叶和嫩叶比根部高。K+含量上则相反,Na+的增加都伴随着K+的减少,反之亦然。此外,Ca2+和Mg2+含量在盐胁迫和不同的铁浓度下含量都是减少的。这种Ca2+和Mg2+含量减少的现象在缺铁条件下的小金海棠比山定子中明显,同时在小金海棠中缺铁条件下的Ca2+和Mg2+含量减少的现象没有在充足的铁条件下的明显。在缺铁胁迫和充足的铁含量两种条件下,盐胁迫均会减少铁浓度,而且山定子比小金海棠更为明显。在缺铁条件下的小金海棠中,无论是在叶子或者是在根中,在盐胁迫条件下的铁含量均会略微下降。此外,在小金海棠和山定子中,铁供应明显影响到嫩叶和根中的Mn2+的含量,但是在缺铁胁迫和充足的铁含量两种处理之间没有差异。对于Zn2+含量,铁供应只是影响到山定子的根部Zn2+含量。在不同的铁浓度下经过盐胁迫后,会观察到在山定子和小金海棠中活性氧和过氧化氢含量的明显上升,在山定子中增加的幅度更大。而且盐胁迫下的电解质渗漏率与对照组相比显著增加。在小金海棠中,在缺铁条件下检测出较低的电解质渗透率,而在过量铁的条件下电解质渗透率达到最高,而在山定子中,无论铁的供应是否充足,电解质渗透率都是明显上升的。研究结果表明,在盐胁迫缺铁胁迫条件下小金海棠比山定子吸收更多的Fe2+并可以最大限度地减少盐胁迫的负面效应,提高植物对盐胁迫的耐受性。
【关键词】：盐胁迫 盐胁迫耐受性 缺铁 充足铁 过量铁
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S661.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• CONTENTS7-9
• LIST OF ABBREVIATIONS9-10
• LIST OF TABLES10-11
• LIST OF FIGURES11-14
• CHAPTER 1:GENERAL INTRODUCTION14-28
• 1.1 INTRODUCTION14-15
• 1.2 LITERATURE REVIEW15-28
• 1.2.1 Apple production15-16
• 1.2.2 Responses of salt stress on plants16-19
• 1.2.3 Salt stress tolerance mechanisms19-22
• 1.2.4 Importance of iron for higher plants22-28
• CHAPTER 2:MATERIALS AND METHODS28-37
• 2.1 Plant materials and growth conditions28
• 2.2 METHODS28-37
• 2.2.1 RNA extraction and cDNA synthesis28-30
• 2.2.2 Real time-quantitative polymerase Chain Reaction(RT-qPCR)Analysis30-32
• 2.2.3 Measurement of electrolyte leakage(EL)32
• 2.2.4 Measurement of reactive oxygen species(ROS)32-34
• 2.2.5 Measurement of hydrogen peroxide(H_2O_2)34-35
• 2.2.6 Measurement of ions concentrations35
• 2.2.7 Measurement of the rhizosphere pH35
• 2.2.8 Statistical analysis35-37
• CHAPTER 3:RESULTS37-56
• 3.1 Differential response of genes expression37-47
• 3.1.1 Expression analysis of salt overly Sensitive gene(MdSOS1)37-40
• 3.1.2 Expression analysis of ascorbate peroxidase gene(MdAPX1)40
• 3.1.3 Expression analysis of MxHA2 gene and root acidification40-44
• 3.1.4 Expression analysis of MxFIT,MxIRT and MxFRO genes44-47
• 3.2 Ions accumulation in different plant tissues47-53
• 3.2.1 Accumulation of macronutrient elements in roots and leaves47-49
• 3.2.2 Accumulation of micronutrient elements in roots and leaves49-53
• 3.3 Accumulation of reactive oxygen species(ROS)and H_2O_253
• 3.4 Electrolyte leakage(EL)53-56
• CHAPTER 4:DISCUSSION56-63
• 4.1 Differential response of genes expression56-58
• 4.1.1 Expression analysis of salt overly sensitive gene(MdSOS1)56
• 4.1.2 Expression analysis of ascorbate peroxidase gene(MdAPX1)56-57
• 4.1.3 Expression analysis of MxHA2 and root acidification57-58
• 4.1.4 Expression analysis of MxFIT,MxIRT and MxFRO58
• 4.2 Ions accumulation in different plant tissues58-61
• 4.3 Reactive oxygen species(ROS)and H_2O_2 Contents61
• 4.4 Electrolyte leakage(EL)61-63
• CHAPTER 5:CONCLUSIONS63-64
• REFERENCES64-81
• ACKNOWLEDGEMENT81-82
• CURRICULUM VITAE82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 马丽清;韩振海;周二峰;许雪峰;;盐胁迫下珠眉海棠与山定子叶片Na~+区域化的研究[J];西北植物学报;2006年07期

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3 槐心体;王忆;张倩;张新忠;韩振海;;小金海棠质膜H~+-ATPase基因(MxHA2)的克隆及功能分析[J];农业生物技术学报;2012年10期

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本文编号：307015