异质盐胁迫下克隆植物蛇莓表型可塑性及其生理调控机制
土壤盐渍化是一个全球性的资源问题和生态问题，盐胁迫成为对植物生长最为不利的非生物胁迫因子之一。土壤盐分在时空上呈不均匀状分布，且在植物根际的土壤分布也常呈异质性分布。克隆植物可通过克隆生长形成大量相互连接的克隆分株，且水分、矿质营养等通过节间的生理整合在相连分株之间再分配，从而有效地缓解环境异质性对植物带来的不利影响，提高克隆植物对异质性恶劣环境的适应性，是实现困难绿地的均匀覆盖与快速生态修复的重要材料类型。蛇莓(Duchesnea indica(Andr.)Focke)是一种典型的匍匐茎型克隆植物，抗旱耐阴性强，具有较强的空间拓展和生存竞争能力。研究异质盐胁迫下克隆植物蛇莓生理整合的发生与调控机制，对发掘克隆植物的应用潜力，改善生态环境提供重要科学依据，也为培育抗逆新品种提供新的思路。本研究以克隆植物蛇莓相连分株为材料，采用盆栽法对其进行不同浓度的盐处理，探究生理整合对胁迫反应的发生与调控机制。主要研究结果如下: (1) NaCl胁迫显著影响克隆植物蛇莓的生长与生理代谢，且盐浓度越高，植株受到的抑制作用越严重。随着NaCl胁迫程度的加剧，蛇莓叶片的受害率显著上升并出现植株死亡现象，新生匍匐茎数量下降且生长缓慢，在高浓度NaCl胁迫下甚至不产生分株;植株干物质积累减少，叶片含水量降低，叶绿素合成受到明显抑制，细胞膜系统遭到严重破坏，导致膜的通透性发生改变，膜脂过氧化反应致使积累过量的H2O2，同时产生大量的脯氨酸等渗透调节物质。 (2)异质NaCl胁迫下蛇莓克隆分株间的生理整合作用可提高植株耐盐性。在异质NaCl胁迫下，蛇莓的生长状况与各项生理指标显示，姊株在连接状态下明显优于断开状态，说明克隆分株可通过间隔子传递并接收胁迫信号、共享物质及能量以缓解受胁迫株的伤害程度，延长分株及整体植株的寿命，提升植株在异质NaCl胁迫下的适应能力。 (3)异质NaCl胁迫下，相连未受NaCl胁迫的妹株生理代谢活动受相连的胁迫姊株的影响显著。特别是高浓度NaCl胁迫下，妹株叶片的过氧化氢活性和脯氨酸含量显著上升、叶绿素含量显著下降。而300mmol·L-1 NaCl溶液处理蛇莓姊株的14d过程中，对相连妹株的影响呈先上升后下降趋势，以保证妹株自身正常的生长代谢与存活率，避免植株整体的灭亡。 (4)异质NaCl胁迫下蛇莓克隆分株间存在分子响应机制。在异质NaCl胁迫下，近受胁迫株端与近未受胁迫株端的匍匐茎茎段间产生了差异表达蛋白，NaCl胁迫诱导了逆境蛋白、信号传递、蛋白质合成、抗氧化酶、光合作用相关蛋白，如质膜内在蛋白AquaporinPIP1-3、液泡膜内在蛋白Aquaporin TIP2-1、钙调蛋白Calmodulin-6、乙醇脱氢酶Alcoholdehydrogenase class-P和Alcohol dehydrogenase-like7、3-磷酸甘油醛脱氢酶Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase GAPA2，chloroplastic等蛋白的差异表达，可缓解植株盐害程度，提高蛇莓相连分株对NaCl胁迫的适应性。
异质盐胁迫;克隆植物;蛇莓;表型可塑性;生理整合
中国林业科学研究院
硕士
园林植物与观赏园艺
钱永强
2018
中文
Q948
106
2018-11-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）