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干旱胁迫下玉米小苗根系和叶片ABA合成差异研究

吕祥勇  
【摘要】: 干旱是影响植物生长发育的最主要的不良环境因子。尽管植物不能象其它生物一样主动逃避干旱胁迫造成的危害,但经过长期的进化,植物体在不同层次上形成了多种主动适应干旱胁迫的机制。其中一种重要的机制是当植物受到干旱胁迫后,细胞内迅速合成和积累大量的植物激素ABA,合成的ABA一方面可以调节气孔运动和根系吸水,进而调节蒸腾失水和保持植物体水分的基本平衡。当植物遇到干旱胁迫时,根系和叶片细胞均能迅速合成ABA。许多研究表明,叶片和根系细胞在响应干旱胁迫诱导合成ABA方面存在显著的差异,但造成这种差异的原因目前尚不清楚。本实验以常规玉米品种为材料,首先研究了土壤干旱对玉米生理学特性的影响,在此基础上分析了叶片和根系细胞在响应干旱胁迫诱导合成ABA差异的原因及其可能机制。主要结果如下: 1.土壤干旱条件下,干旱初期玉米叶片的水势、气孔导度、光合速率等均呈现不同程度的下降,但叶片的叶绿素荧光参数变化不明显。随着干旱程度的加剧,除了叶片的水势、气孔导度、光合速率等显著下降外,叶绿素荧光参数也开始不同程度的下降。以此相反,叶片和根系ABA含量随着干旱程度的不断加剧而显著升高。相关分析表明,叶片水势、土壤含水量与根和叶ABA含量呈显著的负相关。 2.离体玉米叶片和根系失水试验结果表明,当叶片失水率达3.47%时,叶片ABA开始迅速积累,而根系大量合成ABA的失水率为16.2%。相对应的叶片和根系显著积累ABA时叶片和根系的水势分别为-0.538 MPa和-0.24MPa。 3.对编码催化ABA合成起关键作用NCED和AO酶的基因VP14和AO1的进行RT-PCR分析表明,在干旱条件下VP14基因在叶片中表达显著受到促进,而根系细胞内VP14基因的表达则不受干旱胁迫显著影响。与此相反,干旱胁迫对叶片AO1基因的表达没有作用,但促进了根系细胞内AO1基因的表达。 以上结果表明,叶片和根系在干旱诱导ABA合成方面不仅存在量的显著差异,在对干旱胁迫诱导ABA合成的灵敏度上也存在显著差异,相比而言,叶片比根系更敏感。同时,造成这种差异的分子机制可能与编码ABA合成关键酶基因的表达有关。


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