不同外源物对碱胁迫水稻生理特性及相关基因表达的调节效应

作者：石亚飞; 闵炜芳; 摆小蓉; 舍杨梦斐; 田浩天; 罗成科^*

来源：植物营养与肥料学报, 2023, 1-13.

• 水稻
• 碱胁迫
• 硝普钠
• 褪黑素
• 甜菜碱
• 生理特性
• 基因表达

【目的】碱性盐含量高是碱化土壤中制约水稻生长发育的主要障碍因子。我们研究比较了三种常用外源植物调节物对碱胁迫下水稻幼苗生长、生理特性及相关基因表达的调节效应，以筛选可缓解水稻抗碱胁迫的外源调节物。【方法】试验采用水培方法，供试水稻品种为中花11，外源调节物为甜菜碱(GB)、硝普钠(SNP)和褪黑素(MT)。正常营养液为对照(CK)，CO32-和HCO3-浓度为20 mmol/L、pH 8.65的碱性营养液为碱胁迫(AS)。水稻幼苗生长至21d后，在CK和AS条件下，分别喷施GB、SNP和MT，共8个处理。连续处理3天，收获，测定表型、生理指标、基因表达量。用主成分分析、隶属函数结合权重综合评价等方法，评价外源调节物对水稻碱胁迫伤害的缓解效应。【结果】与AS相比，AS+GB、AS+SNP和AS+MT处理均显著降低了叶片卷曲度，提高了幼苗存活率，增加了地上部和根部的干鲜重；显著降低了水稻幼苗丙二醛(MDA)和活性氧(H2O2、O2-)含量，显著提高了脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量，显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性；显著诱导脯氨酸合成酶基因OsP5CS和抗氧化酶合成基因OsCu/ZnSOD、OsCATC和OsPOX1的表达水平。碱胁迫下，喷施外源调节物对水稻体内内源GB、NO和MT相关合成酶基因表达水平也产生了显著影响，其中，SNP显著降低了OsNOA1基因的表达水平，提高了OsNIA2基因的表达水平；MT显著提高OsASMT1基因的表达水平，降低OsSNAT基因的表达水平；而GB显著降低了OsBADH1和OsCMO基因的表达水平。相关性分析表明，OsCu/ZnSOD与SOD、CAT和地上部鲜重呈显著正相关，SOD与地上部鲜重呈显著正相关，OsP5CS与Pro、地上部干重呈显著正相关；H2O2和O2-含量与OsCu/ZnSOD、SOD和地上部鲜重呈显著负相关，H2O2与叶片卷曲度呈显著正相关，O2-与可溶性糖(SS)呈显著负相关。主成分分析将以上16个测定指标综合成6个主成分因子，6个主成分的累计贡献率达87.81%。隶属函数结合权重法进行综合评价，SNP的D值最大，其次是MT，GB的D值最小。【结论】GB、SNP和MT三种外源物均能通过调节水稻幼苗形态、生理特性及基因表达的变化，从而缓解水稻碱胁迫伤害并增强水稻的耐碱性。其中，SNP的缓解效应最大，MT次之，GB最小。

• 单位
  宁夏大学