【摘要】：一直以來,植物與微生物的有益互作,尤其是植物根際促生菌(PGPR)如何調(diào)控和影響作物抗旱性,是旱作農(nóng)業(yè)重點關(guān)注的領(lǐng)域之一。有研究表明,具有1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸(ACC)脫氨酶活性的菌株能夠通過調(diào)控作物在逆境下滲透物質(zhì)的合成,如影響甜菜堿的合成代謝從而提高作物的抗性。本研究中,我們從黃土高原地區(qū)旱地玉米根系周圍分離出4株具有ACC脫氨酶活性的促生菌。其次,將具有較強生長活性的拉烏爾菌屬(Raoultella planticola)菌液接種在玉米種子表面,通過PEG-6000(15%,w/v)模擬干旱脅迫,探究接種效應(yīng)對耐旱性較強的鄭單958和耐旱性較弱的浚單20葉片內(nèi)甜菜堿代謝過程的影響。主要結(jié)果如下:(1)從旱地玉米根際土壤中分離出的4株具有ACC脫氨酶活性的菌株,酶活性范圍為28.88~155.12 nmolα-丁酮酸mg-1 h-1。為確定4株菌株種屬,對其進行了生理生化鑒定以及16S rDNA測序。生理生化鑒定結(jié)果顯示,4株菌株均可利用葡萄糖,阿拉伯糖以及蜜二糖產(chǎn)酸;產(chǎn)生吲哚乙酸和脲酶;利用檸檬酸作為唯一碳源。再結(jié)合微生物16S rDNA測序結(jié)果,通過生物信息學(xué)系統(tǒng)發(fā)育分析,最終確定具有ACC脫氨酶活性的4株菌株分屬克雷伯氏菌屬、假單胞桿菌屬以及拉烏爾菌屬,與各屬亞種產(chǎn)酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)、變棲克雷伯菌(Klebsiella variicola)、熒光假單胞桿菌(Pseudomonas fluorescens)以及植生拉烏爾菌(Raoultella planticola)同源性達到99%。(2)將兩種玉米品種的種子在拉烏爾菌屬的菌懸液中進行浸染處理。待玉米水培生長到三葉一心期時開始干旱脅迫處理,在脅迫處理后的第2天和第4天測定和分析葉片內(nèi)甜菜堿和膽堿的含量,甜菜堿代謝關(guān)鍵酶活性及其基因轉(zhuǎn)錄水平的變化。結(jié)果顯示,干旱脅迫延緩了兩個品種的發(fā)芽時間,降低了其發(fā)芽率。但通過接種菌液顯著促進了兩個品種的種子的發(fā)芽率、胚根以及胚芽的生長,尤其以浚單20效果較好。同時,接種效應(yīng)顯著提高了兩個品種葉片內(nèi)磷酸乙醇胺甲基轉(zhuǎn)移酶(PEAMT)的活性,從而促進了甜菜堿代謝合成前體膽堿的合成積累。進而通過提高膽堿單加氧酶(CMO)以及甜菜堿醛脫氫酶(BADH)的活性,促進了兩個品種葉片內(nèi)甜菜堿的合成積累。接種效應(yīng)對酶活的促進效果因品種和酶的種類而異,尤其以PEAMT效果最明顯。通過半定量PCR和熒光定量PCR分析發(fā)現(xiàn),干旱脅迫下,接種后提高了3種關(guān)鍵酶基因的相對表達量。尤其是PEAMT基因表達的上調(diào),促進了PEAMT酶的合成,提高了其活性。從而通過接種效應(yīng)改善了部分植物在干旱條件下由于膽堿不足造成的甜菜堿含量較低的情況。(3)產(chǎn)酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca),變棲克雷伯菌(Klebsiella variicola),熒光假單胞桿菌(Pseudomonas fluorescens)以及植生拉烏爾菌(Raoultella planticola)在干旱土壤中能夠分泌ACC脫氨酶且能通過甜菜堿的積累提高作物的抗旱性。這項結(jié)果為黃土高原旱作農(nóng)業(yè)中微生物菌劑的推廣使用提供了一定的理論基礎(chǔ)。本文揭示了具有ACC脫氨酶活性的根際促生菌對干旱脅迫下抗旱性不同玉米品種甜菜堿代謝的影響以及其調(diào)控機理。同時,一種新的抗旱微生物資源的發(fā)掘,為利用PGPR與植物互作提高作物的抗旱性提供了較新的研究思路和調(diào)控手段。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S513;S154.3

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本文編號：2558996