【摘要】：干旱是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育最主要的逆境脅迫之一。與此同時(shí),植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化和抵抗逆境過程中,形成了一系列的抗逆機(jī)制,其中脫落酸(abscisic acid,ABA)在植物應(yīng)對(duì)干旱等非生物脅迫中發(fā)揮信號(hào)中樞的作用。課題組以往的研究表明,植物根系間廣泛存在的叢枝菌根菌絲橋可以介導(dǎo)植物間抗病和抗蟲信號(hào)的傳遞,然而,叢枝菌根菌絲橋能否介導(dǎo)脫落酸(ABA)信號(hào)在番茄植株間的傳遞仍然不清楚。事實(shí)上,植物及時(shí)而有效地感知周圍環(huán)境的干旱等非生物脅迫對(duì)植物抵御干旱等脅迫至關(guān)重要。本研究采用分室隔板法,以番茄為材料,利用叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)根內(nèi)根生囊霉(Rhizophagus irregularis)在番茄植株間建立菌根菌絲橋(Arbuscular mycorrhizal network,AMNs),對(duì)供體番茄噴施脫落酸處理,然后檢測(cè)受體番茄植株抗旱性的變化,并檢測(cè)包括生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)(株高和干重)、葉片氣體交換參數(shù)(凈光合速率P_n、氣孔導(dǎo)度g_s、胞間CO_2濃度C_i和蒸騰速率T_r)、保護(hù)酶活性(超氧化物歧化酶SOD和過氧化物酶POD)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(脯氨酸Pro和可溶性糖)、膜脂過氧化物質(zhì)(丙二醛MDA)以及脫落酸合成和信號(hào)傳導(dǎo)途徑關(guān)鍵基因表達(dá)等方面的變化,初步揭示叢枝菌根菌絲橋可介導(dǎo)脫落酸信號(hào)在番茄植株間進(jìn)行傳遞。主要研究結(jié)果如下:(1)叢枝菌根真菌接種到供體番茄植物根系35 d后,通過臺(tái)盼藍(lán)染色、WGA-488熒光染色以及菌根侵染率統(tǒng)計(jì)分析,在供體和受體番茄根系中均檢測(cè)到叢枝、泡囊、菌絲等結(jié)構(gòu),且菌根侵染率均達(dá)到38%以上,說明供體和受體番茄間已經(jīng)成功建立叢枝菌根菌絲網(wǎng)絡(luò);(2)供體番茄噴施100μM ABA 24 h后,處理組A受體番茄植株(與供體有菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)連接)的氣孔導(dǎo)度(g_s)、胞間CO_2濃度(C_i)和蒸騰速率(T_r)均顯著下降,植物水分利用效率(WUE)顯著提高,這可能是由于A受體番茄通過菌絲橋感知到AMNs介導(dǎo)傳遞的干旱脅迫信號(hào),進(jìn)而調(diào)節(jié)葉片氣孔關(guān)閉,減少水分的耗散,提高水分利用率利用效率;而處理組A受體番茄植株(與供體有菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)連接)除了在24 h時(shí)的POD活性會(huì)顯著高于B、C、D處理組之外,各處理組受體之間的SOD活性、MDA含量及可溶性糖含量均沒有顯著性差異,也就是說供體植株噴施ABA對(duì)受體植株沒有很明顯的直接誘導(dǎo)作用;供體番茄噴施100μM ABA后,相較于B、C、D處理組,處理組A受體番茄植株(與供體有菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)連接)根系中ABA合成途徑基因SlAO和SlDXR顯著被誘導(dǎo)。(3)供體番茄噴施100μM ABA后,再對(duì)受體番茄進(jìn)行缺水干旱處理,發(fā)現(xiàn)處理組A受體番茄的抗旱能力明顯增強(qiáng),與其他對(duì)照相比,整株植物比較挺立,生長(zhǎng)正常。處理組A受體番茄植株(與供體有菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)連接)的保護(hù)酶POD和SOD活性能迅速升高并顯著高于B、C、D處理組,而丙二醛含量(MDA)則顯著低于B、C、D處理組,說明供體番茄噴施ABA后干旱信號(hào)通過AMNs傳遞到受體番茄后,會(huì)誘導(dǎo)受體番茄處于防御警備狀態(tài),最終提高受體番茄應(yīng)對(duì)干旱脅迫的能力;本論文揭示了植物可以借助菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)在植物之間進(jìn)行干旱信號(hào)傳遞的自然奧秘,由于該網(wǎng)絡(luò)在土壤與植物群落中廣泛存在,這使植物能夠提前感知到周圍環(huán)境中的干旱脅迫信號(hào),促使植物提前做好抗旱準(zhǔn)備,進(jìn)而提高植物的抗旱能力。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S641.2;Q935
【圖文】：

圖 1-1 ABA 合成途徑[24]Fig.1-1 Synthesis pathway of ABA[24]外源脫落酸對(duì)提高植物的抗旱性有著非常重要的作用。研究表明，干旱等逆境能誘導(dǎo)植物大量基因的表達(dá)，以提高植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力[25-29]。大多數(shù)基因的表達(dá)可受外源脫落酸的誘導(dǎo)，但只有當(dāng)體內(nèi)脫落酸累積到一定量后某些抗逆基因才能表達(dá)[30]。噴施外源脫落酸可減輕受干旱植物幼苗的傷害。研究表明，噴施外源脫落酸在干旱脅迫條件下和水分充足條件下均不同程度地提高了植株的根莖比。外源脫落酸在干旱條件下和水分充足條件下噴施，對(duì)植株根系生長(zhǎng)影響有所不同。干旱脅迫條件下，噴施外源脫落酸可促進(jìn)根系生長(zhǎng)，而水分充足條件下噴施外源脫落酸處理會(huì)顯著地抑制根系的生長(zhǎng)。噴施外源脫落酸可提高根系的根壓，增加根系的傷流液量，提高根系的傷流速率。脫落酸通過韌皮部進(jìn)入根系中，促進(jìn)離子進(jìn)入根系木質(zhì)部，提高根系水的傳導(dǎo)速率[31]。噴施外源脫落酸可顯著提高干旱脅迫下植物內(nèi)源脫落酸含量和保護(hù)酶活性[32]。噴施外源 ABA 可有效提高植物幼苗葉片的水勢(shì)，提高植物保水能力。噴施外源脫

圖 2-1 實(shí)驗(yàn)處理情況模擬圖Fig.2-1 Simulation of experimental processing：A處理：供體番茄植株接種根內(nèi)根生囊霉，供體番茄植株葉片噴施 100 μM ABA，供番茄與受體番茄間由 30 μm的篩網(wǎng)隔開；B處理：供體番茄植株沒有接種根內(nèi)根生囊，供體番茄植株葉片噴施 100 μM ABA，供體番茄與受體番茄間由 30 μm的篩網(wǎng)隔開；理：供體番茄植株與受體番茄植株各自接種根內(nèi)根生囊霉，供體番茄植株葉片噴施 10M ABA，供體番茄植株與受體番茄植株間由防水塑料膜隔開；D處理：供體番茄植株接根內(nèi)根生囊霉，供體番茄與受體番茄間由 30 μm的篩網(wǎng)隔開，供體番茄植株葉片未進(jìn)行理。當(dāng)番茄植物生長(zhǎng) 35 d 后，染色制片觀察菌絲橋建立情況，如符合條件后體采用 ABA 噴施模擬干旱處理，ABA 的濃度為 100 μmol/L：用小型噴霧供體番茄葉片上噴 ABA，為避免污染和地上部揮發(fā)物的影響，供體番茄植塑料袋罩住。（1）為驗(yàn)證菌根菌和 ABA 模擬干旱處理是否會(huì)誘導(dǎo)供體番茄產(chǎn)生抗旱，以及為測(cè)試菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)（菌絲橋）是否可以介導(dǎo)供體番茄和受體番茄間干旱信號(hào)的傳遞。在供體番茄植株上進(jìn)行噴施 ABA 處理后，需要一同檢體番茄與受體番茄植株抗旱性的變化，包括生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)（株高和干重）、

叢枝菌根菌絲網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)脫落酸（ABA）信號(hào)在番茄植株間的傳遞.1.2臺(tái)盼藍(lán)及 WGA-488熒光染色檢測(cè)番茄根系菌根侵染情況如 圖 3-1所示，通過臺(tái)盼藍(lán)染色和 WGA熒光染色也均可看到番茄根系被內(nèi)根生囊霉侵染的結(jié)構(gòu)，包括叢枝（arbuscular）、菌絲（mycelium）和泡囊vesicle）等結(jié)構(gòu)。不接種 R. irregularis 的番茄根段，看不到熒光，也能說明整個(gè)試驗(yàn)過程中沒有出現(xiàn)污染現(xiàn)象。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2804008