Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 罗布麻适应盐、渗透胁迫和低钾的生理机制及分子基础初步研究 | |
| 夏曾润 | |
| 出版年 | 2016 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 王锁民 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 干旱和土壤盐碱化是限制农作物及牧草生产力与植物分布的两个主要环境因素,影响全球超过10%的耕地面积并呈现扩大化趋势,成为制约农牧业可持续发展的首要障碍。环境的恶化、不合理的耕作管理造成土壤养分失衡,土壤缺钾问题日趋严重。为了改善这种状况,从自然界中筛选抗逆性强的植物用于种质改良和生态恢复尤为重要。罗布麻(Apocynum venetum)是多年生宿根草本植物或小灌木,广泛分布于我国北部干旱半干旱及盐碱地区,生态幅度广,具有很强的抗旱、耐盐性,是西北荒漠地区一种产业化前景良好的兼具生态、经济和药用价值的新兴多用途植物资源,研究开发潜力巨大。目前,关于罗布麻的研究主要集中在药理活性和纤维利用等方面,对其抗逆、耐营养胁迫的生理及分子机制研究还鲜见报道。本文从生长、水分代谢、光合特性、快速叶绿素荧光动力学、离子吸收与分布等方面综合分析罗布麻适应低钾、盐和干旱胁迫的生理机制;克隆其内整流K+通道Av AKT1编码基因的c DNA全长序列及Actin基因片段,并运用RT-q PCR方法分析Av AKT1在低钾、盐和渗透胁迫响应中的表达特征。主要结果如下:1.在低钾胁迫条件下,罗布麻幼苗的生长、水分状况、光合性能、钾净吸收速率(KNUR)、钾积累(KAA)、钾效比(KER)及钾利用效率(KUE)与正常供钾植株没有差异,表现出较高的K+吸收和利用效率,说明罗布麻是一种典型的钾营养高效植物,具有较强的耐低钾能力。2.50 m M Na Cl轻度盐胁迫时罗布麻叶片胞间CO2浓度(Ci)减小、气孔限制值(Ls)增大,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著降低,其通过调节气孔关闭、牺牲有机同化物积累以减少水分散失。150 m M Na Cl重度盐胁迫显著抑制罗布麻幼苗的生长,生物量显著减少,但根冠比显著增大;低钾条件下损伤效应更为严重,幼苗PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ天线转化效率(Fv’/Fm’)、实际光化学效率(ΦPSII)、光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q P)均显著下降,而天线热耗散能量(D)和非光化学反应耗散的能量(E)显著增加,可见生物量更多地流向地下器官、提高根冠比并强化热耗散保护光合机构可能是罗布麻适应高盐逆境的有效策略。3.随着Na Cl浓度的增加,罗布麻体内Na+含量显著上升,地上部K+显著下降但仍维持较高水平,根中K+浓度能保持稳定。可见,增强K+的选择性吸收和运输,保持叶部高的K+水平和K+/Na+是罗布麻抵御盐胁迫的重要生理机制。4.-0.2 MPa渗透胁迫显著抑制了罗布麻幼苗的生长,株高、相对生长速率(RGR)、生物量、叶绿素a/b、Pn、Fv/Fo、ETR等指标显著低于对照;渗透胁迫下添加25 m M Na Cl使罗布麻幼苗生长得以恢复,生长、光合、叶绿素荧光、水分代谢等相关参数显著提高,达到对照水平,表明适宜浓度的Na Cl通过增强光合性能、改善水分状况以缓解干旱对罗布麻生长造成的胁迫效应。5.渗透胁迫下,罗布麻地上部尤其是叶中K+变化很小甚至增加,其浓度是Na+的10余倍,对渗透势的贡献超过37%,表明K+作为最重要的渗透调节剂在罗布麻抵御干旱胁迫过程中发挥着关键作用。6.利用RT-PCR和RACE方法从罗布麻中分离到K+通道蛋白基因Av AKT1,其c DNA全长序列2906 pb,翻译899个氨基酸;该基因编码蛋白与已知的高等植物AKT1类K+通道蛋白具有较高同源性(>58%),且符合内整流K+通道所有典型的结构特征;系统发育分析显示,Av AKT1隶属Shaker家族K+通道的第Ⅰ亚族(AKT1亚族),且与烟草进化关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,Av AKT1基因主要在罗布麻根中表达,且对低钾不敏感,受到5 m M K+的显著诱导,可能调控低亲和性K+吸收;Av AKT1快速响应-0.2 MPa渗透胁迫和25 m M Na Cl轻度盐胁迫,推测Av AKT1可能在罗布麻响应盐和干旱逆境维持K+、Na+吸收或转运过程中发挥有效作用。 |
| 中文关键词 | 罗布麻 ; NaCl ; 渗透胁迫 ; K+/Na+ ; AvAKT1 ; 钾营养高效 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1016723578.nh&DbName=CMFD2016 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/256637 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 夏曾润. 罗布麻适应盐、渗透胁迫和低钾的生理机制及分子基础初步研究[D]. 兰州大学,2016. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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