異質(zhì)性水分脅迫下野牛草克隆分株間生理整合及其調(diào)控機(jī)理.pdf

1、生理整合(Physiological integration)，是克隆植物重要的特征之一，指光合同化物、礦質(zhì)養(yǎng)分以及水分等通過克隆分株間的連接物在它們之間的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)資源的共享，從而有效提高克隆植物對異質(zhì)性環(huán)境的適應(yīng)能力。因此，克隆植物在生存、生長、繁殖和利用資源等方面，與非克隆植物相比具有很大優(yōu)勢，在生態(tài)恢復(fù)過程中扮演著重要的角色。目前，克隆植物生理整合的研究主要集中在探索異質(zhì)資源條件下物質(zhì)在分株間的運(yùn)輸模式，而有關(guān)生理整合的發(fā)生及調(diào)

2、控機(jī)理研究報道很少。
　　本研究以匍匐莖型克隆植物野牛草為材料，在觀測異質(zhì)資源環(huán)境下的克隆生長格局的基礎(chǔ)上，利用酸性品紅示蹤和14C同位素標(biāo)記技術(shù)，研究了異質(zhì)性水分脅迫條件下野牛草分株間水分及光合同化物運(yùn)輸與分配模式；并運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，結(jié)合生理生化指標(biāo)的測定，探索了野牛草克隆分株響應(yīng)異質(zhì)性環(huán)境脅迫及分株間生理整合發(fā)生的生理及分子基礎(chǔ)，得出如下結(jié)論：
　　(1)在營養(yǎng)及水分異質(zhì)性分布環(huán)境下單位面積野牛草克隆分株數(shù)大于等資源

3、的同質(zhì)環(huán)境條件下單位面積分株數(shù)量。同質(zhì)或異質(zhì)環(huán)境下各小生境內(nèi)分株數(shù)量的增加依時間均呈現(xiàn)遞增的二次曲線變化趨勢。
　　(2)野牛草克隆分株內(nèi)水分的運(yùn)輸表現(xiàn)為嚴(yán)格的向頂性運(yùn)輸，分株間存在向頂運(yùn)輸和向基運(yùn)輸模式。相連未受脅迫分株可向相鄰未脅迫分株運(yùn)輸水分，運(yùn)輸強(qiáng)度與分株間及分株內(nèi)水勢大小有關(guān)，受脅迫分株獲得的水分在分株內(nèi)同樣表現(xiàn)為嚴(yán)格的向頂運(yùn)輸。
　　(3)在異質(zhì)性水分脅迫下，14C-光合同化物在分株間以向頂運(yùn)輸為主，相鄰未受脅迫

4、分株向受脅迫分株輸出14C-光合同化物的量增加，但總輸出率較低，最高為19.78％。認(rèn)為其相鄰未受脅迫的分株光合同化物在滿足自身需要的前提下，向受脅迫分株運(yùn)輸部分光合同化物。
　　(4)異質(zhì)性水分脅迫下，克隆分株葉片及根系內(nèi)源ABA含量顯著升高，其中以受脅迫分株內(nèi)源ABA上升幅度最大，相鄰未受脅迫分株上升幅度最?。籞R、GAs和IAA出現(xiàn)不同程度的下降，以受脅迫分株根系ZR、GAs和IAA含量下降幅度最明顯，相鄰未受脅迫分株下降幅

5、度較小。
　　(5)對野牛草單株，O2-.合成速率以及 H2O2和MDA含量均隨水分脅迫強(qiáng)度的增加而提高；其中在20%PEG-6000脅迫條件下，脅迫至24 h-60 h期間，O2-.合成速率以及H2O2和MDA含量均呈直線上升趨勢；SOD、G-POD及CAT活性呈先上升后下降的趨勢，且隨水分脅迫強(qiáng)度的增加其活性峰值出現(xiàn)的時間提前。
　　(6)20%PEG-6000模擬異質(zhì)性水分脅迫下，相連克隆分株SOD和G-POD活性顯著

6、提高，其中相連受脅迫分株SOD和G-POD活性峰值出現(xiàn)時間均早于相連未受脅迫分株，而晚于受脅迫單株，并且脅迫處理后期相連分株SOD和G-POD活性均保持在較高水平；相連兩分株MDA及Pro含量均隨異質(zhì)性脅迫時間延長而增加，但相連受脅迫分株MDA和Pro積累增幅明顯減緩。
　　(7)檢測出44個差異表達(dá)蛋白質(zhì)，主要涉及光合作用(9%)、脂類代謝(4%)、糖類代謝(4%)、能量代謝(9%)、蛋白質(zhì)加工(7%)、轉(zhuǎn)錄因子(9%)、脅迫響

7、應(yīng)(7%)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(9%)等生理功能。
　　其中，未受脅迫的分株葉片差異表達(dá)的蛋白質(zhì)中主要包括參與光合作用的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基(760、735和734)、參與脂類和碳代謝的()推測肉桂酰輔酶 A還原酶(525)和蔗糖合成酶(776)，參與逆境響應(yīng)和蛋白加工的熱激蛋白HSP70(853)；受脅迫分株葉片差異表達(dá)的蛋白質(zhì)中，主要包括參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白質(zhì)有H(+)轉(zhuǎn)運(yùn) ATP酶大亞基(440)、光敏色素A(1

8、95)，參與光合作用的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亞基(111)，參與能量代謝的ATP酶α亞基(283)、葉綠體ATP酶α亞基(212)，參與脂類代謝肉桂酰輔酶A還原酶(525)，參與乙烯合成(次級代謝)的直接前體1-氨基環(huán)丙烷1-羧酸氧化酶(ACC Oxidase)，參與細(xì)胞生長分化的動力相關(guān)蛋白(MRP-12A)(159)。
　　綜上可得出，野牛草克隆分株可以感知異質(zhì)性水分脅迫，并且在內(nèi)源激素、抗氧化酶系統(tǒng)以及差異表