丛枝菌根真菌对大豆硒吸收的影响机制

发布时间：2020-01-29 05:45

【摘要】：硒是人和动物所必需的微量元素,人体最好是通过摄入有机硒补充体内硒含量。植物从土壤中吸收硒的基本机制已经较为深入,但植物的根处于土壤环境中,根际土壤微生物和根共生微生物对植物矿质营养吸收有重要的影响。为研究丛枝菌根真菌对豆科植物硒吸收的影响机制,选择大豆作为研究对象,设置共生和非共生组,并分别进行硒处理10天。利用RNA-Seq技术进行基因表达差异分析,利用气质联用(GC-MS)对共生植株根系分泌物进行分析,利用液质联用(LC-MS)技术对共生体根内类黄酮类次生代谢物质进行分析,研究AMF共生条件下共生大豆根部转录组的变化、共生体根系分泌物和类黄酮类次生代谢物的表达差异,得到以下结论:1.AMF共生对大豆硒吸收的影响。通过共生大豆的半致死硒浓度10mg/kg进行处理,培养20d后,AMF共生大豆的浸染率达到28.27%以上。AMF与大豆形成共生后,生物量增加18.9%。半致死硒浓度促进大豆长度增长3.84%,AMF能增强这种作用,增加21.46%,同时也会使非共生大豆生物量增加18.98%,但对共生大豆的生物量影响较小。AMF与大豆形成共生后,硒含量降低,根中从68.025mg/kg降至42.6876mg/kg,叶片硒含量由0.1257mg/kg降至0.1021mg/kg,且硒含量随着AMF浸染率的增加而降低。2.AMF共生和硒对大豆根转录组影响。通过转录组测序,发现AMF共生时硒显著地促进了硒代半胱氨酸(SeCys)合成途径关键基因腺苷硫酸盐还原酶(Adenosine-5'-phosphosulfate Reductase 3,APR3)和丝氨酸乙酰转移酶(Serine acetyltransferase,Cys E)上调,这可能使得半胱氨酸或硒代半胱氨酸合成增加。硒增加共生大豆根中赤霉素、生长素和分裂素基因表达,促进大豆的生长。硒影响大豆AAA-ATPase 1表达上调1.64倍,增强根系糖类的转运。补硒时,AMF共生促进大豆根Pht1;1和1;3表达,分别增加6.47、5.43倍,增加了大豆磷吸收,但Pht3;1表达下调1.37倍,降低线粒体中磷的交换速率。AMF共生还促进蔗糖合成酶3和4表达上调2.18、3.04倍,增加了蔗糖的代谢速率。大豆Nrt2;4在氮缺乏时表达,加硒后,表达量下降2.08倍,说明硒促进大豆氮吸收和转运。重金属转运类基因表达上调1倍以上,将过量或有毒的物质排出细胞。硒和AMF共生使APS reductase3表达上调接近2倍,增加硒酸盐转化为亚硒酸盐和Se-2,进一步生成半胱氨酸。3.硒对丛枝菌根真菌转录组的影响。硒促进AMF转录组的ABCE1/B6和溶质载体家族的表达上调,加快AMF养分吸收、离子转运及废物排出。AMF中的Ndufs、淀粉磷酸化酶在加硒后表达量增加,会加快线粒体脂肪酸的氧化。硒促进磷酸甘油酸激酶表达增加13.4倍,促进AMF的糖酵解途径,同时增加琥珀酰CoA合成酶、高柠檬酸合酶、丙酮酸脱氢酶和L-乳酸脱氢酶的表达,加快三羧酸循环。硒通过下调AMF热休克蛋白12.22倍的表达量使大豆适应逆境,同时通过抑制谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽硫转移酶、谷氨酰胺合成酶、羟基谷胱甘肽水解酶、S-腺苷甲硫氨酸合成酶的表达,影响硒的合成和代谢。控制膜通透性的液泡蛋白8表达下调,说明硒在液泡中的代谢可能受到抑制。4.AMF和硒对大豆根系分泌物的影响。AMF共生时,加硒促进大豆根分泌邻四氯苯醌、十一烷基环戊烷和十六烯增加,而十六烯可以提高磷的溶解度,与铁、钙等金属离子形成螯合物,使土壤中的磷释放出来。补硒时,AM显著性促进大豆根分泌壬二酸、苯乙酸和吗啉。大豆根分泌的1,2-二乙基-环十六烷、十七烷(E)-十八碳十一烯酸、2-(3-溴-苯基)-2,3-二氢-异吲哚-1-酮只受AMF共生影响。(9Z,12Z)-十八碳-9,12-二烯酸、十三烷、十三烷酸和四氯邻苯醌的产生与AMF、硒无关。5.AMF和硒对大豆根中类黄酮类的影响。大豆根中类黄酮的主效成分主要是芹菜素O-丙二酰基己糖苷、芹菜素、五甲氧基黄酮、芹菜素5-O-糖苷和单宁,这五种类黄酮含量占据了总含量的80%以上。芹菜素O-丙二酰基己糖苷和芹菜素是主效成分含量最高的两种物质。芹菜素在单独加硒或者共生下,含量都会产生显著性变化,但是在共生时加硒,其含量不再产生显著性变化。芹菜素O-丙二酰基己糖苷、芹菜素5-O-糖苷和五甲氧基黄酮含量不受AMF和硒的影响。AMF抑制共生大豆根部单宁的含量增加。
【学位授予单位】：湖北民族学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S565.1

【参考文献】