盐胁迫下钼对黑果枸杞幼苗生长的调控机制研究

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黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)拥有巨大潜在药用、经济和生态价值,在我国新疆许多人工种植区域存在土壤贫瘠和盐渍化严重的问题。微量元素钼在提升植物应对逆境胁迫方面有显著的功效。因此,通过模拟盐胁迫环境,研究钼对盐胁迫下黑果枸杞幼苗的生长调控机制,旨在为今后全面认识钼在增强黑果枸杞抵抗盐害方面提供科学的理论数据,对新疆大面积盐碱土上人工种植出抗逆性更强的黑果枸杞植株具有重大指导意义。取得主要成果如下:(1)盐胁迫下黑果枸杞幼苗会出现茎秆弯曲,叶片萎蔫,冠幅合拢等胁迫症状,胁迫初期症状十分明显,随后症状有所缓解,说明黑果枸杞对盐胁迫有独特的响应方式,而施钼可以有效缓解黑果枸杞幼苗受盐胁迫的症状,主要是通过增加黑果枸杞横切面皮层厚角组织、增大髓部面积大和增加维管束木质部和韧皮部导管数量和孔径来缓解盐胁迫对幼苗的伤害。大田实验发现施钼可以显著增加黑果枸杞果实数量和产量,同时降低土壤p H值,增加土壤肥力,降低土壤可溶性盐含量。可见钼在增加黑果枸杞产量和缓解土壤盐渍化上功效显著。(2)通过水培实验研究钼对盐胁迫下黑果枸杞幼苗生长和生理特性的影响,发现1μmol/LMo可以促进盐胁迫下黑果枸杞幼苗株高和根系的增长,生物量明显增多,有效缓解了盐胁迫对黑果枸杞幼苗生长的伤害;黑果枸杞幼苗叶片中叶绿素a、b和总叶绿素含量在施钼条件下合成量剧增;黑果枸杞幼苗叶片中净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及胞间CO2浓度值在施钼条件下也有所增加。盐胁迫下黑果枸杞幼苗累积大量的H2O2和MDA,而施钼能减少黑果枸杞幼苗叶片中H2O2和MDA含量;黑果枸杞幼苗叶片中抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性在施钼条件下也得到了很大的提升,有效清除了幼苗叶片中多余的活性氧自由基,减轻细胞膜脂过氧化的程度。(3)在盐胁迫条件下,黑果枸杞幼苗可溶性糖、可溶性蛋白含量显著降低,脯氨酸含量则不断增加,1μmol/LMo能进一步增加3种渗透调节物质的合成。与可溶性糖和可溶性蛋白质相比,盐胁迫下黑果枸杞幼苗体内脯氨酸含量增加趋势最为明显。继续研究脯氨酸的合成代谢途径,发现和脯氨酸合成途径相关的吡咯啉-5-羟酸合成酶(P5CS)、己糖激酶(HXK)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性不断增加,而鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)活性呈先增加后降低的趋势;脯氨酸降解途径相关的脯氨酸脱氢酶(Pro DH))活性则表现为不断下降的趋势,综上,黑果枸杞幼苗体内脯氨酸的代谢途径主要以谷氨酸途径为主,通过大量合成脯氨酸来提高黑果枸杞幼苗的渗透调节能力。但是钼在黑果枸杞幼苗脯氨酸代谢途径中是如何起作用,是今后进一步研究的重点。
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