水楊酸對(duì)菊芋耐鋁性調(diào)控機(jī)制的研究.pdf

1、菊芋（Helianthus tuberous L.）為菊科向日葵屬多年生草本植物，富含菊糖，可生產(chǎn)乙醇和生物發(fā)酵，具有清熱涼血，利水除濕，和中益胃的功效。南方紅壤地區(qū)酸雨發(fā)生頻率高，降雨量大，紅壤普遍呈強(qiáng)酸反應(yīng)，其富鋁化程度很高，菊芋在南方推廣種植，鋁毒對(duì)其影響不容小覷。因而研究酸鋁環(huán)境脅迫下菊芋生長(zhǎng)狀況及耐鋁機(jī)理，能為緩解菊芋鋁脅迫尋找方法，為提高菊芋產(chǎn)量提供科學(xué)和實(shí)踐依據(jù)。
　　本文從植物生理學(xué)角度來(lái)分析酸鋁脅迫對(duì)菊芋生理特性

2、的響應(yīng)和外源水楊酸對(duì)鋁脅迫下的緩解作用;通過(guò)RT-PCR技術(shù)從菊芋葉片中克隆半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因的完全開(kāi)放閱讀框序列，脅迫表達(dá)分析，探索該基因與逆境脅迫的關(guān)系，為新品種的選育做出貢獻(xiàn)。
　　為開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良抗性的菊芋新品種打下基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1、以耐鋁性的南京菊芋和鋁敏感的資陽(yáng)菊芋為試驗(yàn)材料，在水培條件下，研究了酸鋁復(fù)合脅迫對(duì)菊芋幼苗根系生長(zhǎng)，葉片光合特性及抗氧化酶活性及可溶性糖和丙二醛(MDA)含量的影響。

3、結(jié)果表明:溶液的pH和鋁濃度的變化對(duì)菊芋生理有明顯的影響，最低濃度的鋁處理在pH不同情況下已經(jīng)影響了菊芋的正常生長(zhǎng)，和對(duì)照組相比較，菊芋的根長(zhǎng)明顯受到抑制，但2個(gè)菊芋根長(zhǎng)的變化幅度不大，根系活力增高，葉綠素含量、最大光能轉(zhuǎn)換效率(Fv／Fm)、最大熒光產(chǎn)量(Fm)及電子轉(zhuǎn)移速率(ETR)顯著降低，超氧化物歧化酶(SOD)與過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，南京菊芋受抑制程度明顯小于資陽(yáng)菊芋，顯示處理兩個(gè)菊芋品

4、種的耐鋁性差異，初始熒光(F0)、可溶性糖以及MDA含量均上升。光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)出現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，伴隨著鋁濃度處理的升高，菊芋的各項(xiàng)生理指標(biāo)差異性加大;不同鋁脅迫下，菊芋體內(nèi)各個(gè)生理指標(biāo)變化有顯著差異性，隨著鋁濃度增加，根系活力和抗氧化酶活性增加。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析，與菊芋耐酸鋁性關(guān)系最密切的指標(biāo)是葉綠素、qN，其次是ETR、MDA和Fv/Fm。
　　2、研究外源SA對(duì)鋁脅迫下菊芋幼苗葉片生長(zhǎng)特性

5、、光合特性抗氧化酶活性及耐鋁性的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)500μmol/L鋁處理21d后，南京菊芋和資陽(yáng)菊芋均受到一定的抑制，株高、葉綠素含量、Fv／Fm、Fm及ETR顯著降低，SOD、POD與CAT呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，顯示出2個(gè)菊芋品種的耐鋁性差異。F0、可溶性蛋白含量、超氧陰離子產(chǎn)生速率(O·2-)、游離脯氨酸含量(Pro)以及MDA含量均上升。噴施50μmol/LSA后顯著提高菊芋的株高及根長(zhǎng)、葉綠素含量及葉綠素?zé)晒庀嚓P(guān)指標(biāo)、抗氧化酶

6、活性;降低葉片的超氧陰離子產(chǎn)生速率(O·2-)，可溶性蛋白含量、游離脯氨酸含量(Pro)和MDA含量呈現(xiàn)上升的變化趨勢(shì)。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)度分析可知，噴施SA對(duì)菊芋的葉綠素b、Fm和ETR影響最大。由隸屬函數(shù)分析得出，每天噴施50μmol/L SA通過(guò)提高抗氧化酶活性和光合作用等途徑緩解鋁脅迫對(duì)菊芋造成的傷害，增強(qiáng)菊芋抵抗鋁脅迫的能力。
　　3、利用RT-PCR技術(shù)從菊芋葉片中克隆CPI基因的完全開(kāi)放閱讀框序列，進(jìn)行生物信息學(xué)和脅迫表達(dá)

7、分析。結(jié)果表明，所獲得的序列具有半胱氨酸蛋白酶抑制劑特征性的結(jié)構(gòu)域，HtCPI由333bp的核苷酸組成，含有4個(gè)糖基化位點(diǎn)和2個(gè)蛋白激酶C磷酸化位點(diǎn)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)，HtCPI推定的蛋白(HtCY)具有跨膜結(jié)構(gòu)和信號(hào)肽。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析，HtCY與山楊CY蛋白相似性為96％，與姜黃的CY相似性為94％;經(jīng)氨基酸序列比對(duì)，推斷的該蛋白有一個(gè)高度保守的QKVKQ結(jié)構(gòu)域和一個(gè)保守LAKFAVDHHN結(jié)構(gòu)域。POST結(jié)果表明，HtCY可能定位于內(nèi)