盐胁迫下狗牙根离子调控机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31101567
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
陈静波
依托单位：
江苏省中国科学院植物研究所
学科分类：
C1507.观赏园艺学
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
宗俊勤；张曼；蒋乔峰；
关键词：
抗盐机理基因表达离子调控狗牙根

项目摘要

盐碱地的开发、融雪盐的使用以及含盐的非饮用水在草坪生产灌溉中的使用，均增加了社会对抗盐草坪的需求。狗牙根作为一种广泛应用的暖季型草坪草，具有较强的抗盐性，在盐渍化土壤有较大的应用前景较大。钠毒害和钾失调是盐胁迫对植物最主要的盐害，但狗牙根在盐胁迫下的钠钾离子调控机制不明确。本研究拟开展：①、以前期筛选出的狗牙根抗盐型、中间型和敏盐型为材料，从Na+、K+选择性吸收、转运、分配、叶片盐腺分泌和气孔调节蒸腾流角度，系统探讨其在盐胁迫下对Na+、K+的生理调控机制；②以前期筛选出的狗牙根不同抗盐类型为材料，利用基于cDNA-AFLP 法的盐诱导基因表达状况研究，从分子层面来了解狗牙根的Na+、K+调控机制。通过本研究，将明确盐胁迫下狗牙根进行钠钾离子调控的生理机理和分子机理，为其抗盐性的遗传改良、抗盐基因的克隆以及盐碱地栽培管理提供实验依据，以服务于我国盐碱地区国土绿化和生态建设。

结项摘要

盐碱地的开发、融雪盐的使用以及含盐的非饮用水在草坪生产灌溉中的使用，均增加了社会对抗盐草坪的需求。狗牙根作为一种广泛应用的暖季型草坪草，具有较强的抗盐性，在盐渍化土壤上有较大的应用前景。钠毒害和钾失调是盐胁迫对植物最主要的盐害，但狗牙根在盐胁迫下的钠钾离子调控机制不明确。本研究在大量狗牙根资源筛选的基础上，选择不同抗性类型材料，研究了NaCl胁迫对其钠钾离子调控的差异、外源物质（离子通道抑制剂、生长调节剂、盐腺抑制剂、钾营养等）对盐胁迫下狗牙根钠钾离子积累的影响以及基于cDNA-AFLP法的盐胁迫基因差异表达研究，以希望解析狗牙根的钠钾离子调控机制。结果发现不管是野生的狗牙根资源还是选育的优质杂交狗牙根品系均存在很大的抗盐性变异。盐胁迫下，狗牙根能够通过根系限制Na+进入维管束、选择性转运K+而抑制Na+往叶片运输、通过盐腺选择性分泌Na+等途径来调控体内的钠钾离子平衡，但是抗盐型狗牙根具有更强的调控能力。通过离子通道抑制剂、生长调节剂、盐腺抑制剂和外源钾处理表明，根系对Na+吸收的限制和选择性转运是比盐腺分泌更重要的离子调控机制。盐胁迫下狗牙根通过气孔导度降低来较少蒸腾，从而减少盐离子在叶片内积累，但抗盐型具有更高的气孔导度和更高的光合效率，说明通过蒸腾流来减少叶片钠离子积累不是狗牙根离子调控的关键机制。利用cDNA-AFLP法对狗牙根进行盐胁迫基因差异表达研究，获得了36个推测功能的序列，主要包括转录因子类的基因、离子调控有关的基因、有机渗透物合成和转运有关的基因、能量代谢有关的基因等，对其中的4个离子调控有关的基因进行qRT-PCR验证，发现盐胁迫下Sodium/hydrogen exchanger、V-type proton ATPase、Probable voltage-gated potassium channel、Potassium transporter在抗盐型狗牙根根系或叶片中表达显著上调，敏盐型中影响不明显，说明抗盐型可能通过把Na排出细胞外或隔离到液泡中，以及较高的钾吸收或转运能力来提高抗盐性。通过本研究，解析了盐胁迫下狗牙根进行钠钾离子调控的生理机理和分子机理，可以为其抗盐性的遗传改良、抗盐基因的克隆以及盐碱地栽培管理提供实验依据，以服务于我国盐碱地区国土绿化和生态建设。