NaCl胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖内源IAA积累的机理.pdf
《NaCl胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖内源IAA积累的机理.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《NaCl胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖内源IAA积累的机理.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、NaCl 胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖内内源源 IAA 积累的机理积累的机理郝佳奇,孟飞,李星,王聪*(内蒙古民族大学农学院,内蒙古通辽 028042)摘要:【目的目的】研究外源壳聚糖对 NaCl胁迫下菜用大豆根毛生长和根尖内源 IAA 积累的影响,为进一步研究壳聚糖提高菜豆抗盐性和结瘤能力提供理论基础。【方法方法】以菜用大豆品种绿领八号慢生型根瘤菌USDA122的共生体为试材进行了无土栽培试验。试验设4个处理:根部浇灌无氮营养液条件下,叶面喷蒸馏水(CK)、喷200mg/L 壳聚糖水溶液(T1);根部浇灌含 50mmol/LNaCl 的无氮营养
2、液条件下,叶面喷蒸馏水(T2)、200mg/L 壳聚糖水溶液(T3)。在NaCl胁迫处理后2、3、4、5 天时,测定菜豆幼苗根毛数量、形态、变形根毛数,分析根尖内源 IAA 含量、吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、过氧化物酶(POD)活性,分析根系丙二醛(MDA)含量。在NaCl处理 30 天时测定结瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量及植株干重。【结果结果】外源壳聚糖处理(T1、T3)显著提高了 NaCl 胁迫和无胁迫下菜用大豆的结瘤数、根瘤重、植株含氮量和植株干重,T3 较 T2 的增幅分别达84%、151%、20%和 54%,T1 处理较 CK 的增幅分别为38%、18%、12%和 7%。外源壳聚糖处理
3、(T1、T3)显著提高了 NaCl 胁迫和无胁迫下菜用大豆的根毛总数、根毛密度、根毛长度、变形根毛数以及根尖内源 IAA 含量,显著缩短了 NaCl 胁迫下根毛起始距离,降低了根尖 IAAO 和 POD活性,同时显著降低了根系 MDA含量。【结论结论】NaCl胁迫下,外源壳聚糖可通过降低 IAAO 和 POD 活性,减少 IAA 的氧化分解;通过缓解根系膜脂过氧化,维持生物膜的相对稳定性和完整性,促进 IAA 向根尖的极性运输,提高根尖内源 IAA 含量,诱导根毛形成和生长,进而提高变形根毛数,最终促进了 NaCl胁迫下菜用大豆根系的生长和结瘤能力。关键词:壳聚糖;结瘤;NaCl胁迫;根毛发育
4、;内源 IAAChitosan promotes root hair growth and endogenous IAA accumulationin root tips of vegetable soybean under NaCl stressHAOJia-qi,MENGFei,LIXing,WANGCong*(College of Agronomy,Inner Mongolia Minzu University,Tongliao,Inner Mongolia 028042,China)Abstract:【Objectives】Exogenouschitosancouldincreaset
5、henodulationofvegetablesoybeanundersaltstress.WestudiedtheroothairgrowthandtheaccumulationofendogenousIAAinroottipofvegetablesoybeanunderNaClstress,toprovidenewcluestofurtherunderstandstudyofthepromotionmechanismofchitosan.【Methods】Vermiculitecultivationwasadopted,thetestmaterialwasthesymbiosisofveg
6、etablesoybeanvarietyGreenCollarVIII-slow-growingrhizobiumUSDA122.Fourtreatmentsweresetupintheexperiment:nitrogen-freenutrientsolutionwaswateredontheroots,distilledwaterwassprayedonthefoliage(CK),and200mg/Lchitosanaqueoussolutionwassprayed(T1);N-freenutrientsolutioncontaining50mmol/LNaClwaswateredont
7、heroots,anddistilledwaterwassprayedonthefoliage(T2);200mg/Lchitosanaqueoussolutionwassprayed(T3).At2,3,4,and5daysafterNaClstresstreatment,thenumberandmorphologyofseedlingroothairsandthenumberofdeformedroothairswerecounted,andtheendogenousIAAcontent,indoleaceticacidoxidase(IAAO)andperoxidase(POD)acti
8、vitiesoftheroottips,aswellasthemalondialdehyde(MDA)contentoftherootsystemwereanalyzed.Thenumberofnodules,freshweightofrhizomes,nitrogencontentofplantsanddry植物营养与肥料学报2023,29(9):16891699doi:10.11674/zwyf.2023038JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期:20230201接受日期:20230416
9、基金项目:内蒙古自然科学基金项目(2020MS03082)。联系方式:郝佳奇E-mail:;*通信作者王聪E-mail:weightofplantsweredeterminedat30daysofNaCltreatment.【Results】1)Exogenouschitosansignificantlyincreasedthenodulenumber,noduleweight,plantNcontent,andplantdryweightofvegetablesoybeansby84%,151%,20%,and54%underNaClstresscomparedtoT2,andby38%,1
10、8%,12%,and7%undernostresscomparedtoCK.2)Exogenouschitosansignificantlyincreasedthetotalnumberofroothairs,roothairdensity,roothairlength,numberofdeformedroothairs,andendogenousIAAcontentinroottipsregardlessofNaClstressornot.3)Exogenouschitosansignificantlyshortenedtheinitialdistanceofroothairs,reduce
11、dtheIAAOandPODactivitiesinroottips,andreducedtheMDAcontentinrootsunderNaClstress.【Conclusions】UnderNaClstress,exogenouschitosancouldreducetheoxidativedecompositionofIAAbydecreasingtheactivitiesofIAAOandPOD,maintaintherelativestabilityandintegrityofthebiofilmbyalleviatingthelipidperoxidationoftheroot
12、membrane,promotethepolartransportofIAAtotheroottip,increasethecontentofendogenousIAAintheroottip,andinducetheformationandgrowthofroothairs,resultingintheincreasednumberofdeformedroothairs,whichmaybeoneoftheimportantmechanismsforchitosantoimprovethetumor-formingcapacityofvegetablesoybean.Key words:ex
13、ogenouschitosan;nodule;NaClstress;roothairdevelopment;endogenousIAA豆科植物生长发育过程中的显著特点是根瘤菌侵染根系形成根瘤,从而利用空气中的 N2逐步转化为 NH3,为植株提供 60%以上的氮素1。根毛是根系表面向外延伸的结构,不仅参与植物营养吸收,同时在根系与外界微生物相互作用过程中发挥着重要作用。研究发现,根瘤菌通过交换信息物质与根毛相互识别是形成根瘤的首要阶段2。苗期豆科植物根毛分泌物可以吸引土壤中根瘤菌3,如根毛通过分泌凝集素(lectins)与根瘤菌分泌的多糖物质专性结合,吸附根瘤菌45;分泌的类黄酮,可以诱导根瘤菌
14、在根毛附近大量聚集并产生多种物质,使根毛卷曲变形6,同时,根毛细胞壁发生内陷溶解,根瘤菌由此侵入根毛形成侵入线,最终结瘤7。可见,根毛在根瘤菌侵染过程中发挥着极其重要的作用。然而,根毛的形成和生长与环境因素密切相关。已有研究表明,在外界环境变化时,植物通过改变根毛与非根毛细胞的比例、改变根毛长度等方式增加或减少根表面积8。高浓度的NaCl胁迫会使根毛密度降低、缩短根毛长度,改变植株根部的形态9。卢学琴等10发现,在一定浓度的NaCl条件下,剑麻幼苗根毛生长受到显著抑制,且加剧了根毛的萎缩和脱落。徐芬芬11和王爱斌12的研究表明,盐胁迫抑制水稻、小白菜的根毛发育,影响根系生长。生长素(IAA)是
15、决定根毛形成与生长的关键因素13,环境调控根毛表型的过程中,一般来说都会伴随着植物激素表达量的变化1415。IAA是在植物生长旺盛部位合成的极性小分子弱酸性化合物(吲哚类似物),其本质是吲哚乙酸。研究发现,IAA 主要通过合成、降解和运输等方式改变其在植物体内积累的部位和浓度,以此调控植物的生长发育以及根毛的生长1617。壳聚糖(CTS)是由甲壳素脱乙酰化形成的一种直链多糖,其能增强植物抗逆性的观点已得到普遍证实。研究发现,壳聚糖可以提高盐胁迫下苜蓿种子的发芽率18。壳聚糖处理显著提高了盐胁迫下黄瓜19、玉米20及豇豆21等幼苗的抗盐性,叶面喷施壳聚糖还可以提高番茄幼苗22对土壤镉胁迫的抗性。
16、本项目组近期的研究发现,外源壳聚糖显著提高了NaCl 胁迫下菜用大豆的结瘤数和植株全氮含量23,表明外源壳聚糖可提高盐胁迫下菜用大豆的结瘤固氮能力。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鲜有报道。本试验通过研究 NaCl 胁迫下壳聚糖对菜用大豆根毛生长及根尖内源 IAA 积累的影响,探讨外源壳聚糖如何调控 NaCl 胁迫下菜用大豆根尖内源 IAA 积累及根毛生长,进而影响结瘤,以期为深入研究盐胁迫下壳聚糖促进菜用大豆结瘤的调控机制提供新的线索。1 材料与方法1.1 试验材料菜用大豆选用主栽品种绿领八号,根瘤菌选择与其共生匹配性较好的慢生型根瘤菌USDA122(购自黑龙
17、江省农业科学院微生物研究所)。壳聚糖购自北京索宝来科技有限公司(Solarbio),脱乙酰度90.0%,黏度为 20.0500.0mPa。1.2 试材培育播种钵准备:选口径和高都为 10cm 且底部有小孔的塑料苗钵,引纱布条穿过钵底(所有纱布条1690植物营养与肥料学报29卷的长、宽规格一致),装入蛭石,蛭石中加入用无菌蒸馏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10cm装有1/2Fahraeus 无氮营养液24的组培瓶上方,塑料钵底部不接触到营养液,纱布条浸入液体用于吸取营养液,以维持塑料钵中营养液浓度和 NaCl 浓度。播种及出苗后培养:将催芽且发芽一致的种子
18、播在装有蛭石的塑料苗钵中,每钵1粒,上面覆盖厚约 2cm 的蛭石。出苗后,白天光强为 150mol/(m2s),光周期为 14h光照/10h黑暗,昼夜温度保持在 25/18。1.3 试验方案1.3.1试验处理试验设置如 4 个处理:CK,根部供无氮营养液,叶面喷施蒸馏水;T1,根部供无氮营养液,叶面喷施壳聚糖水溶液;T2,根部供溶有NaCl 的无氮营养液,叶面喷施蒸馏水;T3,根部供溶有NaCl的无氮营养液,叶面喷施壳聚糖水溶液。每处理 3 次重复,每重复 12 钵(株),完全随机排列。1.3.2壳聚糖诱导T1 和 T3 处理待幼苗两片真叶完全展开后进行壳聚糖处理,壳聚糖的适宜浓度为200mg
19、/L25,均匀喷洒于幼苗叶片正、反两面,以量足但不向下滴落为宜,每处理用量为 90mL。同时,CK 与 T2 处理喷洒蒸馏水。1.3.3NaCl 处理及接种NaCl处理在壳聚糖处理5天后进行,NaCl 的适宜浓度为50mmol/L26(在此浓度下,菜用大豆的生长会受到显著抑制,但能够形成根瘤)。向 T2、T3 处理的幼苗钵中浇灌溶有NaCl 的无氮营养液,同时将组培瓶内也更换为溶有NaCl 的无氮营养液;CK、T1 处理只浇灌无氮营养液(浇液量同 T2、T3 处理),同时组培瓶内也更换为无氮营养液。此后,每 23天将组培瓶内相应的营养液更换 1 次。NaCl 处理后随即进行接种。将摇匀的 OD
20、600值为 0.1 的菌悬液用移液枪吸取 1mL,然后均匀喷注到每株幼苗根部周围,然后再覆盖约 1cm厚蛭石保湿。放入培养室中培养,培养条件同上。1.4 指标测定及方法1.4.1根毛生长指标的测定在 NaCl 处理后的第2、3、4、5天时,将菜用大豆幼苗从塑料钵中取出,用清水将根系冲洗干净后,用体式显微镜观察幼苗根系的根毛总数、根毛密度、根毛长度、根毛起始距离及变形根毛数并拍照,随后分别测定各指标。根毛总数和变形根毛数测定:自上而下从植株上选取4条侧根,每条侧根从下而上间隔 2cm 选取5 个视野,视野面积为 1cm2,用体式显微镜观察每个视野下的根毛数和变形根毛数,拍照后用 ImageJ软件
21、进行测数。4条侧根的根毛数、变形根毛数的平均值即为该处理的根毛总数、变形根毛数27。根毛密度测定:根毛密度=根毛总数放大倍数/放大后的视野面积,每条根的根毛密度取 5 个视野(1cm2)下的平均值,4条根的平均值为该处理的根毛密度28。根毛长度测定:自上而下随机选取4条侧根,每条侧根随机测量 10条根毛,在体式显微镜下拍照后,用ImageJ 软件测量根毛长度,4条侧根的平均值为该处理的根毛长度29。根毛起始距离:根毛起始距离是从根尖开始至第一个根毛出现的距离,用体式显微镜拍取相应部位照片后,利用 ImageJ 软件进行测量30。1.4.2内源 IAA 含量及相关指标测定在 NaCl 处理后的第
22、2、3、4、5 天时取出植株将根系冲洗干净,然后测定根系的 MDA 含量,取根尖(长约 1cm左右)测定 IAA 含量,吲哚乙酸氧化酶(IAAO)、过氧化物酶(POD)活性。IAA 含量参照李明方31的方法测定,IAAO 活性参照张志良32的方法测定,POD 活性参照陈建勋等33的方法测定,MDA 含量参照邹琦34的方法测定。1.4.3根瘤数、根瘤重、植株干重及植株含氮量测定NaCl 处理 30天后,将幼苗从塑料钵中取出,用清水将根部冲洗干净后,立即测定结瘤数及根瘤鲜重,然后将植株烘干测定其干重和含氮量,植株含氮量采用凯氏定氮法测定35。1.5 数据分析用SPSS软件进行方差分析,采用Dunc
23、ans新复极差法进行多重比较。2 结果与分析2.1 壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆结瘤固氮及植株生长的影响由图 1可看出,T1 处理的菜用大豆植株长势明显好于 CK,T3 处理的植株长势明显好于 T2 处理。表 1显示,生长30天后,NaCl 胁迫下 T2 处理的菜用大豆的结瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量及植株干重分别较 CK 显著下降了67%、80%、29%和42%,而喷施了壳聚糖的 T3 处理上述各指标较 T2 处理分9期郝佳奇,等:NaCl胁迫下壳聚糖促进菜用大豆根毛生长和根尖内源 IAA 积累的机理1691别升高84%、151%、20%、54%,但均显著低于CK。T1 处理下,菜用大豆
24、的结瘤数、根瘤鲜重、植株含氮量及植株干重均显著高于 CK 处理,增幅分别为38%、18%、12%、7%。可见,无论是盐胁迫条件还是无盐条件,壳聚糖处理均能显著促进菜用大豆的结瘤固氮,进而促进植株生长。2.2 壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆根毛生长和根毛变形的影响2.2.1壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆根毛总数的影响根毛数量的多少对豆科植物的结瘤有着显著影响。如图 2、图 3A所示,NaCl胁迫(T2)导致菜用大豆的根毛总数大幅减少,处理第 2、3、4、5天时的降幅分别达 CK 的 46%、56%、45%、35%,而壳聚糖处理(T3)后菜用大豆的根毛总数显著增加,较 T2 处理的增幅分别
25、达49%、69%、42%、26%,可见,外源壳聚糖可显著缓解盐胁迫对根毛形成的危害。T1 处理使菜用大豆在第 2、4、5天时的根毛总数均显著高于 CK 处理,平均增幅达 16%。说明在无盐条件下,壳聚糖对菜用大豆根毛的形成也有促进作用。2.2.2壳聚糖对 NaCl 胁迫下菜用大豆根毛密度的影响由图 3B可知,菜用大豆的根毛密度在 NaCl胁迫(T2)期间均较 CK 处理显著下降,其中在第 3天时的降幅高达 67%。T3 处理后,各时期的根毛密度与 T2 处理相比均显著增加,在第 2、3、4、5 天时增幅分别达 44%、125%、40%、46%。T1 处理下菜用大豆在第 3、4、5天时的根毛密度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- NaCl 胁迫 聚糖 促进 大豆 根毛 生长 根尖 内源 IAA 积累 机理
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。