【摘 要】
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盐胁迫严重影响水稻的生长和产量,是水稻生长发育中常见的非生物胁迫之一。随着全世界盐碱地面积的不断增加,盐胁迫已经成为农业生产的主要威胁之一。本文通过水稻Giza178(G178)萌发期和苗期盐胁迫相关生理指标的测定及转录组测序,初步分析了G178的耐盐生理特性,为后续深入进行功能基因鉴定及分子机制研究奠定基础。主要研究结果如下:1.G178在萌发期具有强耐盐性在萌发期150 mM和200 mM N
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盐胁迫严重影响水稻的生长和产量,是水稻生长发育中常见的非生物胁迫之一。随着全世界盐碱地面积的不断增加,盐胁迫已经成为农业生产的主要威胁之一。本文通过水稻Giza178(G178)萌发期和苗期盐胁迫相关生理指标的测定及转录组测序,初步分析了G178的耐盐生理特性,为后续深入进行功能基因鉴定及分子机制研究奠定基础。主要研究结果如下:1.G178在萌发期具有强耐盐性在萌发期150 mM和200 mM NaCl盐胁迫下G178具有较高的相对发芽率和相对发芽指数,整体发芽情况较好,最终的发芽率均在80%以上,可以正常播种。根据基于发芽指数法的相对盐害分级标准,G178在萌发期具有强耐盐性。此外,盐胁迫处理10 d后,虽然G178胚根的生长受到显著抑制,但其相对芽长显著高于对照材料。进一步测定其抗氧化酶活性以及丙二醛含量,发现盐胁迫下G178萌发期种子的SOD、POD活性并无显著变化,其MDA含量也无显著积累,说明G178受到的膜脂过氧化伤害程度较低,具有更高的耐盐性。2.G178在苗期具有耐盐性在苗期用150 mM NaCl对水稻进行盐胁迫处理,相比对照,G178幼苗的叶片萎蔫发黄程度较轻,且复水后存活率高达81.6%,说明G178在苗期具有耐盐性。为验证G178抗盐的生理机制,进一步测定了叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、抗氧化酶活性以及MDA含量等生理指标。结果表明,盐胁迫下G178、珍汕97B(ZS97B)、盐籼156(YX156)和湘早籼31号(XZX31)幼苗净光合速率均显著下降,但G178下降幅度相对较小,且在盐胁迫下净光合速率值为4个供试品种中最高。进一步分析表明,盐胁迫对G178总叶绿素含量并无显著影响,气孔导度和蒸腾速率相对较小,幼苗中SOD和POD等抗氧化酶活性极显著上升,从而保证G178幼苗在盐胁迫下能维持相对较高的光合水平,减少体内水分散失,有效清除植株体内活性氧,降低细胞膜脂过氧化水平,有利于提高苗期的耐盐性,更好地维持正常生长。3.G178的耐盐性与谷胱甘肽代谢、氨基酸和糖代谢途径相关为进一步了解G178抗盐的分子机制,本文还对盐胁迫处理36 h萌发期种子进行了转录组测序分析。结果表明,盐胁迫处理前后有356个差异基因在G178和耐盐对照YX156品种间表达量变化趋势相似,而在ZS97B中无变化。此外,仅在G178中有表达量变化的基因有1570个。G178中涉及差异表达基因数量最多的GO条目为蛋白质结合、ATP结合、氧化还原、新陈代谢、蛋白质磷酸化和膜组分,差异表达基因主要富集在代谢途径、次生代谢产物的生物合成以及核糖体等通路。此外,谷胱甘肽代谢、糖酵解/糖异生、半胱氨酸和蛋氨酸代谢途径在G178中富集,而未在对照材料ZS97B中富集,由此推测,G178的耐盐性与以上3个途径有关。
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