土壤鹽堿脅迫是植物生長發(fā)育的主要障礙因子之一。本研究通過亞精胺處理苜蓿種子,探求在鹽堿脅迫下苜蓿生長發(fā)育、生理及抗逆性對外源亞精胺的應(yīng)答特征,并利用轉(zhuǎn)錄組測序和代謝組測序驗證與鹽堿脅迫有關(guān)的目標(biāo)功能基因的富集模式與差異性代謝物情況,旨在為紫花苜蓿在鹽堿地土壤適應(yīng)性栽培提供技術(shù)支撐與理論依據(jù)。選用東苜1號和公農(nóng)1號紫花苜蓿為試材進行盆栽。供試土壤為吉林白城東北師范大學(xué)試驗基地的鹽堿土和實驗室培養(yǎng)土澆灌混合鹽堿溶液模擬鹽堿土。實驗處理分別為純凈水、0.5mM與1 mM亞精胺溶液浸泡處理24小時,并在溫室條件下進行4個月的盆栽培養(yǎng),在光照培養(yǎng)箱中進行2個月盆栽培養(yǎng)。測定苜蓿生物量、滲透勢、可溶性糖、葉綠素,脯氨酸、丙二醛、苜蓿的鈉鉀鈣離子含量、苜蓿根際表面的鈉鉀鈣離子流速、轉(zhuǎn)錄組差式表達基因的富集模式和代謝組差異代謝物的富集模式。在鹽堿脅迫下亞精胺浸種處理的苜蓿生物量、可溶性糖、葉綠素、脯氨酸、鉀離子含量均明顯上升,而葉片組織中鈉離子和丙二醛含量顯著下降,其中以0.5 mM亞精胺浸種處理效果最佳。轉(zhuǎn)錄組測序表明亞精胺浸種致使基因表達發(fā)生改變。通路分析表明,這些差式表達基因主要參與了蛋白質(zhì)合成、次生代謝途徑及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。亞精胺浸種能夠有效地促進鹽堿脅迫下苜蓿的生長發(fā)育。代謝組分析表明亞精胺處理使植物體內(nèi)的氨基酸、有機酸、脂肪酸等物質(zhì)發(fā)成了差異性變化,改變了苜蓿的蛋白質(zhì)合成、生長代謝途徑。通過亞精胺浸種增加了苜蓿葉片中參與滲透調(diào)節(jié)性代謝物質(zhì)的積累及鈉離子外排,維持了細胞內(nèi)滲透勢平衡,導(dǎo)致苜蓿的耐鹽堿性增強。亞精胺浸種明顯導(dǎo)致差式表達基因在苜蓿葉片中的富集模式發(fā)生改變,并差式表達基因上調(diào)或下調(diào),并參與了苜蓿的生理代謝過程。本研究證實了0.5 mM亞精胺對緩解苜蓿鹽堿脅迫傷害效果最佳,表明外源亞精胺可以為苜蓿在鹽堿脅迫下的植株生長提供信號調(diào)節(jié)。
【學(xué)位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S156.4;S541.9
【部分圖文】：

圖 2.1 亞精胺浸種鹽堿脅迫下盆栽東苜 1 號紫花苜蓿的表型差異。 A：亞精胺處理后鹽堿脅迫下東苜 1 號紫花苜蓿盆栽表型；B：浸泡 24h 后東苜 1 號紫花苜蓿種子表型；C：亞精胺處理后鹽堿脅迫下東苜 1 號紫花苜蓿單株根部表型Fig.2.1 Phenotypic differences of spermidine soaking seed-triggered in alfalfa under salinity-alkalinitstress。A, Phenotype of alfalfa growing in pot with salinity-alkalinity stress after spermidine treatment; BSingle plant phenotype of alfalfa under salinity-alkalinity stress; C, Roots s canning of alfalfa undersalinity-alkalinity stress;亞精胺浸泡東苜 1 號苜蓿種子 24 小時后（圖 1B），移栽到鹽堿土盆栽中。結(jié)果表明，亞精胺浸種明顯促進了苜蓿在鹽堿脅迫條件下的生長發(fā)育（圖 1）。由圖可見，0.5mmol/L 亞精胺和 1mmol/L 亞精胺浸種的東苜 1 號生長發(fā)育均優(yōu)于 CK 處理，無論地上部（圖 1A）還是根系（圖 1C），0.5 mmol/L 亞精胺浸種的東苜一號長勢最優(yōu)。亞精胺浸種致使苜蓿株高、根長及生物量在鹽堿脅迫下顯著增加，且隨著亞精胺濃度增加升高幅度降低。

圖 2.2 亞精胺浸種鹽堿脅迫下盆栽公農(nóng) 1 號紫花苜蓿的表型差異。 A：亞精胺處理后鹽堿脅公農(nóng) 1 號紫花苜蓿盆栽表型；B：浸泡 24h 后東苜 1 號紫花苜蓿種子表型；C：亞精胺處理后鹽脅迫下公農(nóng) 1 號紫花苜蓿單株根部表型Fig.2.2 Phenotypic differences of spermidine soaking seed-triggered in alfalfa undersalinity-alkalinity stress。A, Phenotype of alfalfa growing in pot with salinity-alkalinity stress aftespermidine treatment; B, Single plant phenotype of alfalfa under salinity-alkalinity stress; C, Roots scanning of alfalfa under salinity-alkalinity stress;亞精胺浸泡公農(nóng) 1 號苜蓿種子 24 小時后（圖 2B），移栽到鹽堿土盆栽中。結(jié)果，亞精胺浸種明顯促進了苜蓿在鹽堿脅迫條件下的生長發(fā)育（圖 2）。由圖可見，mol/L 亞精胺和 1mmol/L 亞精胺浸種的東苜 1 號生長發(fā)育均優(yōu)于 CK 處理，無論地（圖 2A）還是根系（圖 2C），0.5 mmol/L 亞精胺浸種的東苜一號長勢最優(yōu)。亞精種致使苜蓿株高、根長及生物量在鹽堿脅迫下顯著增加，且隨著亞精胺濃度增加升度降低。.3.2 鹽堿脅迫下亞精胺處理苜蓿的生地上部物量變化表 2.2 苜蓿生物量差異

添加 0.5 mmol/L 亞精胺的公農(nóng) 1 號的株高、鮮重、干重與 CK 相比均顯著增加長增加但結(jié)果不顯著。其中株高增加了 36.19%、總根長增加了 45.33%、鮮重增65.71%、干重增加了 57.17%。添加 1mmol/L 亞精胺的公農(nóng) 1 號與 CK 相比株高、總根長、鮮重和干重均增加顯著，株高增加了 4.77%、總根長增加了 43.74%、鮮重增加了 62.86%、干重增28.57%。以上結(jié)果說明，添加亞精胺的兩品種苜蓿株高及生物量在鹽堿脅迫下升高，隨精胺濃度增加升高幅度降低，并且東苜 1 號升高幅度大于公農(nóng) 1 號。添加外源亞精解了鹽堿脅迫對苜蓿地上部和根系生長的抑制作用，促進苜蓿生長，緩解其受傷害度，而且外源亞精胺對鹽堿脅迫下東苜一號品種根系和地上部生長抑制的緩解作用于公農(nóng)一號品種，0.5 mmol/L 亞精胺處理效果最佳。2.3.3 鹽堿脅迫下亞精胺處理苜蓿的地下部生物量變化及根系形態(tài)

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本文編號：2808791