NaCl胁迫下壳聚糖对菜用大豆叶、根蔗糖代谢的调控效应.pdf
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1、华北农学报():收稿日期:基金项目:内蒙古自然科学基金项目()作者简介:李 星()男内蒙古鄂尔多斯人在读硕士主要从事蔬菜逆境生理研究通信作者:王 聪()男内蒙古通辽人教授博士硕士生导师主要从事蔬菜逆境生理及分子生物学研究 胁迫下壳聚糖对菜用大豆叶、根蔗糖代谢的调控效应李 星 孟 飞郝佳奇 王 聪(内蒙古民族大学 农学院 内蒙古 通辽)摘要:为研究盐胁迫下壳聚糖促进菜用大豆结瘤机制探讨了 胁迫下外源壳聚糖对菜用大豆蔗糖代谢及其在根部积累的影响 以菜用大豆品种日本青快生型根瘤菌 共生体为试验材料采用人工气候箱培养分析 胁迫下壳聚糖对菜用大豆结瘤与叶、根蔗糖和还原糖积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响 结
2、果表明 胁迫()导致菜用大豆根瘤数、根瘤鲜质量显著(.)下降各胁迫时期的平均降幅分别达.和.使叶和根的蔗糖含量显著(.)升高、还原糖含量显著(.)下降使叶和根的蔗糖合成酶()、蔗糖磷酸合成酶()活性升高中性转化酶()、酸性转化酶()活性下降 壳聚糖处理()后根瘤数和根瘤鲜质量在各胁迫时期均显著(.)升高平均增幅达 的.和.叶、根蔗糖、还原糖含量以及蔗糖代谢相关酶活性均较 显著(.)升高其中叶、根的蔗糖和还原糖含量在各时期的平均增幅分别为.和.壳聚糖可通过诱导 胁迫下菜用大豆叶、根蔗糖代谢高水平运转促进蔗糖向根部转移进而促进结瘤这可能是壳聚糖提高 胁迫下菜用大豆结瘤能力的重要原因之一关键词:菜用
3、大豆 胁迫壳聚糖蔗糖代谢结瘤中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.():.()(.).(.)(.)()()()().(.)().(.).期李 星等:胁迫下壳聚糖对菜用大豆叶、根蔗糖代谢的调控效应 .:近年来我国农业用地盐渍化问题尤为突出各种类型盐渍土总量约占全国耕地面积的 盐胁迫已是现阶段影响植物生长的主要非生物胁迫之一 豆科植物可与根瘤菌共生结瘤固氮培肥地力、增加产量并改善品质同时还可减少化肥氮施用量 然而豆科植物与根瘤菌共生关系的建立会受到盐胁迫等逆境因子的限制 李梅等研究发现随着盐浓度的升高蒺藜苜蓿的根瘤数不断减少根瘤不断变小固氮区的细胞数量也相应减少王聪等研究表明 胁迫导致菜
4、用大豆根瘤数、根瘤鲜质量、植株含氮量显著下降植株生长受到抑制 结瘤过程对植物本身来说是一个高度耗能的过程需要消耗大量的碳源和能源 研究显示大豆根瘤每固定 氮需消耗 碳水化合物大豆光合产物的 会被根瘤消耗 而光合产物主要是以蔗糖的形式运输到“库”端与蔗糖代谢密切相关的酶主要包括蔗糖合成酶()、蔗糖磷酸合成酶()和转化酶 蔗糖的合成、向根部转运及其在根部的积累状况对豆科植物根瘤形成、生长产生重要影响 研究发现大豆根瘤的形成和固氮作用主要依赖于蔗糖的输入和代谢 而且蔗糖不仅为豆科植物结瘤固氮提供碳源和能源还可作为信号分子抑制或激活结瘤相关基因表达大豆 家族转录因子 能够促进大豆结瘤而 的表达受到蔗糖
5、的调控内源蔗糖水平提高会诱导 的表达进而促进大豆结瘤 然而盐胁迫会严重影响植物的蔗糖代谢 胁迫可使植物叶片 活性下降蔗糖转化酶活性升高导致蔗糖含量下降 因此增强盐胁迫下叶片蔗糖合成及向根系的运输能力对促进豆科植物的结瘤固氮具有重要意义壳聚糖是甲壳素脱乙酰化后得到的一种聚氨基葡萄糖是一种廉价清洁的化学物质其能够增强植物抗逆性的观点已得到普遍证实 研究发现对四叶期的番茄幼苗进行壳聚糖处理可通过提高苯丙氨酸解氨酶()、几丁质酶、葡聚糖酶活性诱导番茄幼苗产生对早疫病的抗病性 干旱胁迫下壳聚糖处理后的大豆幼苗保护酶活性增强提高了抗旱性 外源壳聚糖可通过提高辣椒幼苗体内可溶性糖含量降低丙二醛()含量提高辣
6、椒幼苗抗冷性 盐胁迫下外源壳聚糖可提高小麦种子 淀粉酶活性增强幼苗抗氧化能力、渗透调节能力及根系活力诱导小麦种子及幼苗提高耐盐性 前期的研究也发现壳聚糖可显著提高盐胁迫下菜用大豆的根瘤数、根瘤鲜质量和固氮量但盐胁迫下壳聚糖对豆科植物特别是对菜用大豆结瘤调控机制的研究尚属空白 为此本研究探讨 胁迫下壳聚糖对菜用大豆蔗糖代谢及其在根部积累的影响以期为深入研究盐逆境下壳聚糖诱导豆科植物结瘤的生理机制提供参考 材料和方法.供试材料菜用大豆选用主栽品种日本青接种与其共生匹配性较好的快生型根瘤菌(购自黑龙江省农业科学院微生物研究所).试验方法.试材培育 播种钵准备:选口径和高度都为 且底部有小孔的塑料苗钵
7、引纱布条穿过(所有纱布条的长、宽规格一致)装入蛭石蛭石中均匀加入用无菌水配制的无氮营养液以抓紧不滴水、松开不抱团为宜然后将塑料钵置于口径 、装有/无氮营养液的组培瓶上方但塑料钵底部不接触到营养液纱布条浸入营养液用于吸取液体以维持塑料钵中营养液浓度和 浓度播种:将经过消毒的种子播入塑料钵中每钵 粒每钵定苗 株幼苗培养:幼苗在人工气候箱中培养白天光强为 /()光周期为 光照/黑暗昼夜温度保持在 /所有试验用具和蛭石高温高压灭菌 .试验处理 试验设 个处理:叶面喷施无菌水根部浇灌无氮营养液()叶面喷施壳聚糖水溶液根部浇灌无氮营养液()叶面喷施无菌水根部浇灌溶有 的无氮营养液()叶面喷施壳聚糖水溶液根
8、部浇灌溶有 的无氮营养液()每处理 株 次重复完全随机排列 壳聚糖处理的适宜浓度为 /处理的适宜浓度为 /.壳聚糖诱导和 处理 待 片真叶完全展 华 北 农 学 报 卷开后进行壳聚糖处理 用手持小型喷雾器将壳聚糖溶液均匀喷洒在幼苗叶片上以量足但不下滴为宜和 处理喷洒无菌水 壳聚糖诱导处理 后进行 处理 溶于/浓度 无氮营养液均匀浇入基质中 和 处理仅浇灌无氮营养液.接种 处理后随即接种 将根瘤菌悬浮液稀释至 值为.用移液枪取摇匀的菌悬液喷注到幼苗根部周围每株接种 然后再覆盖 层 左右蛭石保湿.指标测定蔗糖代谢指标分别在接种后 测定根瘤数以及根瘤鲜质量在接种后 测定蔗糖合成酶()、蔗糖磷酸合成酶
9、()、中性转化酶()、酸性转化酶()参考赵智中等的方法进行测定蔗糖含量采用间苯二酚法测定葡萄糖和果糖含量采用蒽酮硫酸比色法测定.数据分析采用 .与 软件进行数据分析处理多重比较采用 新复极差法 结果与分析.壳聚糖对 胁迫下菜用大豆结瘤的影响由表 可知 胁迫()导致菜用大豆的根瘤数与根瘤鲜质量均显著下降各时期平均降幅达.和.而壳聚糖处理()后菜用大豆的结瘤数与根瘤鲜质量在整个处理期间均较 显著 升 高 平 均 增 幅 分 别 为 的.和.无盐条件下外源壳聚糖()使菜用大豆的结瘤数与根瘤鲜质量在各处理时期均较 显著升高 说明 胁迫会抑制菜用大豆结瘤而壳聚糖处理在盐胁迫和无盐条件下均能显著促进菜用大
10、豆根瘤的形成与生长表 壳聚糖对 胁迫下菜用大豆的根瘤数及根瘤鲜质量的影响.处理根瘤数()/(个/株)根瘤鲜质量()/(/株)根瘤数()/(个/株)根瘤鲜质量()/(/株)根瘤数()/(个/株)根瘤鲜质量()/(/株).注:表中同列数值后不同字母表示处理间差异显著(.):(.).壳聚糖对 胁迫下菜用大豆叶、根蔗糖含量的影响由图 可知 胁迫()下菜用大豆叶片蔗糖含量的变化较平缓 为先降低后升高再降低趋势其他条件下整体呈上升趋势根的蔗糖含量在 和 条件下整体呈先升后降的趋势而壳聚糖诱导后整体呈上升趋势 处理使叶片的蔗糖含量在整个处理期间均较 显著升高其中第 天的增幅达 的.倍根的蔗糖含量在胁迫 显著
11、降低其余时期均显著高于 壳聚糖处理()后叶、根的蔗糖含量在各胁迫时期均较 显著升高平均增幅分别为.和.其中根在 的增幅高达.无盐条件下外源壳聚糖()使叶、根的蔗糖含量均显著高于 表明无论是在盐胁迫还是无盐条件下外源壳聚糖均可诱导菜用大豆叶片蔗糖的合成促进根部蔗糖的积累不同小写字母表示处理间差异显著(.)图 同 (.).图 胁迫下外源壳聚糖对菜用大豆蔗糖含量的影响.期李 星等:胁迫下壳聚糖对菜用大豆叶、根蔗糖代谢的调控效应.壳聚糖对 胁迫下菜用大豆叶、根还原糖含量的影响由图 可知随时间延续各处理叶片还原糖含量整体呈现先升高后降低的趋势而根的还原糖含量变化较平缓 胁迫()导致菜用大豆叶、根的还原糖
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