水楊酸對菊芋耐鋁性調控機制的研究.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，紅壤普遍呈強酸反應，其富鋁化程度很高，菊芋在南方推廣種植，鋁毒對其影響不容小覷。因而研究酸鋁環(huán)境脅迫下菊芋生長狀況及耐鋁機理，能為緩解菊芋鋁脅迫尋找方法，為提高菊芋產量提供科學和實踐依據(jù)。
　　本文從植物生理學角度來分析酸鋁脅迫對菊芋生理特性

2、的響應和外源水楊酸對鋁脅迫下的緩解作用;通過RT-PCR技術從菊芋葉片中克隆半胱氨酸蛋白酶抑制劑基因的完全開放閱讀框序列，脅迫表達分析，探索該基因與逆境脅迫的關系，為新品種的選育做出貢獻。
　　為開發(fā)具有優(yōu)良抗性的菊芋新品種打下基礎。主要研究結果如下:
　　1、以耐鋁性的南京菊芋和鋁敏感的資陽菊芋為試驗材料，在水培條件下，研究了酸鋁復合脅迫對菊芋幼苗根系生長，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、結果表明:溶液的pH和鋁濃度的變化對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，和對照組相比較，菊芋的根長明顯受到抑制，但2個菊芋根長的變化幅度不大，根系活力增高，葉綠素含量、最大光能轉換效率(Fv／Fm)、最大熒光產量(Fm)及電子轉移速率(ETR)顯著降低，超氧化物歧化酶(SOD)與過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)呈現(xiàn)相反的變化趨勢，南京菊芋受抑制程度明顯小于資陽菊芋，顯示處理兩個菊芋品

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。光化學猝滅系數(shù)(qP)和非光化學猝滅系數(shù)(qN)出現(xiàn)相反的變化趨勢，伴隨著鋁濃度處理的升高，菊芋的各項生理指標差異性加大;不同鋁脅迫下，菊芋體內各個生理指標變化有顯著差異性，隨著鋁濃度增加，根系活力和抗氧化酶活性增加。通過灰色關聯(lián)度分析，與菊芋耐酸鋁性關系最密切的指標是葉綠素、qN，其次是ETR、MDA和Fv/Fm。
　　2、研究外源SA對鋁脅迫下菊芋幼苗葉片生長特性

5、、光合特性抗氧化酶活性及耐鋁性的影響。結果表明:經(jīng)過500μmol/L鋁處理21d后，南京菊芋和資陽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，顯示出2個菊芋品種的耐鋁性差異。F0、可溶性蛋白含量、超氧陰離子產生速率(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、葉綠素含量及葉綠素熒光相關指標、抗氧化酶

6、活性;降低葉片的超氧陰離子產生速率(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。通過灰色關聯(lián)度分析可知，噴施SA對菊芋的葉綠素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通過提高抗氧化酶活性和光合作用等途徑緩解鋁脅迫對菊芋造成的傷害，增強菊芋抵抗鋁脅迫的能力。
　　3、利用RT-PCR技術從菊芋葉片中克隆CPI基因的完全開放閱讀框序列，進行生物信息學和脅迫表達

7、分析。結果表明，所獲得的序列具有半胱氨酸蛋白酶抑制劑特征性的結構域，HtCPI由333bp的核苷酸組成，含有4個糖基化位點和2個蛋白激酶C磷酸化位點。蛋白質結構預測，HtCPI推定的蛋白(HtCY)具有跨膜結構和信號肽。系統(tǒng)進化樹分析，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，推斷的該蛋白有一個高度保守的QKVKQ結構域和一個保守LAKFAVDHHN結構域。POST結果表明，HtCY可能定位于內