论文部分内容阅读
丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)在提高宿主植物抗旱性方面具有重要的作用。AM提高宿主植物抗旱性涉及一系列的生理生化及分子调控过程，目前对于AM是否通过调控宿主植物体内离子转运蛋白相关基因的表达而影响宿主植物抗旱性仍知之甚少。本研究通过盆栽试验和AM真菌双重无菌培养体系证实干旱条件下AM影响了宿主植物离子转运蛋白相关基因的表达，并揭示了基因表达调控可能受脱落酸(abscisic acid, ABA)信号诱导。论文主要研究内容及结论如下: (1)菌根通过调节离子转运蛋白基因表达提高宿主植物抗旱性 通过温室盆栽试验，考察了不同水分和ABA处理（正常水分、正常水分添加ABA、干旱胁迫、干旱胁迫添加ABA）下，接种AM真菌（Gintraradices BGCAH01）对玉米（Zea mays B73）生长状况以及玉米根系氢离子、钾离子、钙离子和硝酸根离子转运蛋白相关基因的影响，以及AM真菌自身氢离子、钙离子和硝酸根离子转运蛋白相关基因表达的变化。试验结果表明，AM显著增强了玉米的抗旱性，提高了玉米矿质养分含量，保障了干旱胁迫下玉米光合作用和蒸腾作用的正常进行。干旱胁迫下，AM显著增强了玉米NHX1、NHX2、CIPK3、CIPK8、NRT2.1、SHK、ZMK1、ZMK2、KCH、KCH等离子转运蛋白基因的表达，显著抑制了MHA2和ZORK等基因的表达，显示AM提高玉米抗旱性与其调控玉米离子转运蛋白基因有关;与此同时，AM真菌自身氢离子、钙离子和硝酸根离子转运蛋白基因表达量显著增加。此外，试验结果还显示，在施加外源ABA处理下，接种AM真菌显著上调了玉米MHA2、NHX1、NHX2、CIPK3、CIPK8基因的表达，显著下调了玉米ZMK1、ZMK2、KCH3、KCH5基因的表达，表明AM对宿主植物离子转运蛋白基因表达的调控可能受到ABA的影响。 (2) AM真菌菌丝通过调控自身离子转运蛋白基因表达以抵御干旱胁迫 采用AM真菌双重无菌培养体系，选用聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)模拟干旱处理，探究了不同PEG和ABA处理下，AM根外菌丝内氢离子、钙离子以及硝酸根离子转运蛋白基因表达量的差异。试验结果显示，PEG模拟干旱处理显著提高了AM真菌菌丝体氢离子、钙离子和硝酸根离子转运蛋白基因的表达量，显示AM真菌菌丝体内离子转运蛋白活性可能与AM真菌抗旱性具有一定的联系;此外，试验结果表明添加ABA处理显著增强了AM真菌菌丝体内氢离子转运蛋白基因的表达，另一方面显著抑制了AM真菌菌丝体内钙离子转运蛋白基因的表达，但对AM真菌菌丝体内硝酸根离子转运蛋白基因的表达无显著影响，而在PEG模拟干旱处理条件下施加ABA显著抑制了AM真菌菌丝体内氢离子、钙离子和硝酸根离子基因的表达，表明外源ABA的添加影响了AM真菌离子转运蛋白基因的表达，AM真菌抗旱调节机制与ABA信号途径可能有一定联系。