菊芋種質(zhì)耐鹽堿性篩選及生理生化響應(yīng).pdf

1、土壤鹽漬化已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題，土壤鹽化和堿化往往同時(shí)發(fā)生，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞力更大。土壤鹽堿化嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)并引起植物產(chǎn)量的降低，菊芋(Helianthus tuberosus L.)菊科，向日葵屬，原產(chǎn)北美，現(xiàn)在也廣泛分布在溫帶。菊芋適應(yīng)性強(qiáng)、耐鹽堿、生物產(chǎn)量高，是一種很有前途的生物能源材料。為探討菊芋對(duì)鹽堿脅迫的生理生化響應(yīng)，本試驗(yàn)使用兩種中性鹽(NaCl、Na2SO4)和兩種堿性鹽(Na2CO3、 NaHCO3)按5∶23∶9

2、∶5摩爾比模擬鹽堿脅迫，篩選苗期菊芋耐鹽性品種，然后以強(qiáng)耐鹽堿性的菊芋ZH-2和中等耐鹽堿的ZH-5兩份種質(zhì)為材料，分析鹽堿脅迫下，不同菊芋種質(zhì)資源在滲透調(diào)節(jié)、抗氧化酶活性、Na+、K+吸收與分配、熒光參數(shù)等方面的變化情況，并結(jié)合差異蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和方法，檢測(cè)鹽堿脅迫下葉片蛋白的變化，探明菊芋苗期對(duì)鹽堿脅迫的生理生化響應(yīng)，為菊芋抗鹽堿育種及資源利用提供理論依據(jù)。所得主要結(jié)果如下:
　　(1)鹽堿脅迫處理下，4份菊芋材料的地上、地下

3、、全株鮮重整體上呈下降趨勢(shì)，且Y150(150mmol·L-1)濃度下各材料與對(duì)照間的差異最大，是耐鹽堿篩選的適宜濃度。Y150可以作為菊芋幼苗耐鹽堿篩選的脅迫強(qiáng)度。
　　(2)16份菊芋種質(zhì)資源按耐堿性強(qiáng)弱分為四大類:菊芋ZH-2、ZH-3為強(qiáng)耐鹽堿材料，菊芋ZH-4、太陽(yáng)島和慶芋001是耐鹽堿材料，菊芋ZH-5、ZH-6等10份材料為中等耐鹽堿資源，菊芋ZH-9是鹽堿敏感材料。
　　(3)脅迫的第14d、21d，菊芋ZH

4、-2葉綠素含量增加，菊芋ZH-5葉綠素含量顯著低于對(duì)照(p＜0.05)。鹽堿脅迫顯著降低了ZH-5葉片F(xiàn)v/Fm， Fv'/Fm，F(xiàn)v/Fo和ΦPSⅡ值(p＜0.05)，與ZH-5相比，ZH-2能在第7d、21d保持ΦPSⅡ穩(wěn)定，并且葉片F(xiàn)v/Fm， Fv'/Fm'，F(xiàn)v/Fo值與對(duì)照間無(wú)顯著差異。鹽堿脅迫7d后，ZH-5葉片NPQ值小于對(duì)照，而ZH-2葉片NPQ高于對(duì)照，在脅迫第14d、21d，ZH-5葉片NPQ值顯著高于對(duì)照(p＜0

5、.05)，ZH-2與對(duì)照無(wú)顯著差異。
　　(4)鹽堿脅迫使菊芋ZH-2和ZH-5根、莖中Na+的含量增加，ZH-2根中積累了更多的Na+含量，在脅迫的第7d、14d莖中ZH-2 Na+含量顯著高于對(duì)照(P＜0.05)，葉片Na+含量與對(duì)照間差異不顯著。鹽堿脅迫顯著降低了ZH-5根莖中的K+含量，ZH-2在脅迫的第7d、14d根莖中K+含量均顯著高于對(duì)照(p＜0.05)。鹽堿脅迫第7d，ZH-5葉片中K+含量顯著高于對(duì)照(p＜0.0

6、5)，脅迫的第14d、21dK+含量顯著小于對(duì)照(p＜0.05)。在脅迫的第14d、21d，ZH-2葉片脯氨酸含量與對(duì)照間存在顯著差異，ZH-5在脅迫的第7d、21d與對(duì)照間存在顯著差異(p＜0.05)。
　　(5)脅迫7d后，菊芋ZH-2葉片POD、SOD、CAT活性均高于對(duì)照，菊芋ZH-5除SOD活性外，POD和CAT活性均顯著小于對(duì)照(p＜0.05)。在脅迫第14d，ZH-5葉片POD、CAT活性均顯著小于對(duì)照(p＜0.05

7、)，脅迫21d后，菊芋ZH-2葉片中CAT、SOD與對(duì)照間無(wú)顯著差異，而菊芋ZH-5葉片SOD、POD和CAT活性顯著高于對(duì)照(p＜0.05)。
　　(6)脅迫7d，提取葉片總蛋白進(jìn)行雙向電泳，共發(fā)現(xiàn)了22個(gè)差異蛋白點(diǎn)，經(jīng)質(zhì)譜鑒定，按功能可以分為5類:光合作用，代謝水平，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抗性相關(guān)，功能未知蛋白。其中鑒定出3個(gè)的表達(dá)量上調(diào)的差異蛋白點(diǎn)，與光合作用相關(guān)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的，其中還有一個(gè)是未知功能蛋白點(diǎn)。菊芋5號(hào)葉片中鑒定出的蛋白

8、點(diǎn)的表達(dá)量大多是下調(diào)的。
　　綜上，4種鹽按摩爾比5∶23∶9∶5比例總鹽濃度為Y150(150mmol·L-1)可以作為菊芋耐鹽堿篩選的脅迫強(qiáng)度，地上鮮重，植株干重和SOD等指標(biāo)可以作為大量篩選菊芋幼苗耐鹽堿的參數(shù)。隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，菊芋ZH-2葉綠素含量提高，葉片F(xiàn)v/Fm，F(xiàn)v'/Fm，F(xiàn)v/Fo和ΦPSⅡ值影響較小，將有害的Na+主要集中在根莖中，保持一定的滲透壓，減少對(duì)葉片的損害，并且提高了NPQ值減少多余光能對(duì)光合器官