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黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国的主栽设施蔬菜之一。土壤次生盐渍化已成为设施蔬菜生产的主要障碍之一。现已研究表明,设施土壤次生盐渍化的主要阴离子为NO3-。另有研究表明,促分裂原活化蛋白激酶MAPK信号途径在各种逆境条件下,通过活化的MAPK激活各种细胞反应,从而提高植物对逆境的抗性。因此探讨CsNMAPK过表达对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长及生理生化特性的影响,为创造抗盐黄瓜新种质及克服土壤次生盐渍化奠定理论基础。
在通过子房注射法获得转pBI121-CsNMAPK(+)黄瓜植株、并通过自交获得T3代种子的基础上,研究CsNMAPK过表达对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长、抗氧化酶系统及氮代谢相关酶活性等的影响,以此探明CsNMAPK过表达提高抗NO3-盐害的生理机制。因子房注射法获得的株系分离严重,故此本课题在已有研究基础上,通过农杆菌介导法获得CsNMAPK过表达黄瓜植株。主要研究结果如下:
1、140 mmol·L-1 NO3-胁迫5d和10d后,过表达CsNMAPK黄瓜幼苗株高的绝对增加值低于野生型,叶面积增加值高于野生型。T3-54-T株系株高和叶面积绝对增加值均高于T3-61-T株系。
2、140 mmol·L-1 NO3-胁迫5d后,过表达CsNMAPK黄瓜幼苗叶片和根系中SOD和CAT活性均有所降低,而根中APX活性升高;胁迫10d后,过表达CsNMAPK黄瓜幼苗叶片和根系中SOD、CAT和APX活性均降低。叶片中O2(·)-和H2O2含量略有降低。
3、正常生长条件下,T3-54株系NO含量低于野生型,T3-61株系NO含量高于野生型。140 mmol·L-1 NO3-胁迫5d和10d后,过表达CsNMAPK黄瓜幼苗叶片中NO含量均高于野生型,T3-54-T株系NO含量略低于T3-61-T。
4、140 mmol·L-1 NO3-胁迫5d后,T3-54-T株系幼苗叶片中硝态氮和铵态氮含量高于野生型;T3-61-T株系叶片中硝态氮含量低于野生型,铵态氮含量高于野生型。胁迫10d后,T3-54-T和T3-61-T株系幼苗叶片中硝态氮和铵态氮含量均高于野生型。胁迫5d和10d后,T3-54-T株系幼苗叶片中NR活性高于T3-61-T,均高于野生型。胁迫5d后,T3-54-T和T3-61-T株系幼苗叶片中GS、GOGAT和GDH活性均高于野生型;胁迫10d后,其叶片中GS、GOGAT和GDH活性均低于野生型。
5、通过农杆菌介导法获得转pBI121-CsNMAPK(+)黄瓜株系12个,PCR结果显示,均为转基因植株;从中随机选出4个,Real-time PCR结果显示,其表达量是野生型的3.43~42.91倍;Southern blot分析可知,外源CsNMAPK均以1个拷贝整合到黄瓜基因组中。