外源BR与IAA对欧美杨耐旱性的影响

为了探究外源油菜素类固醇(brassinosteroid,BR)和IAA对杨树耐旱性的影响,本文选取3种欧美杨无性系NE19、R270、107的1年生盆栽苗木,分别喷洒10μmol/L BR和100 mg/L IAA,并同时控制土壤含水量为20%,对其进行为期15 d的干旱处理和非干旱处理,对它们的生长和生理变化进行检测。结果表明:与无激素组相比,BR与IAA均可显著提高干旱条件下3种欧美杨无性系的净光合速率(Pn)、光化学量子产量(Fv/Fm)、叶绿素含量、叶片保水能力。BR处理NE19、R270、107的Pn比非干旱组分别提高19%、60%、85%,IAA处理分别高了35%、50%、80%;对Fv/Fm,BR处理的NE19、R270、107比对照组提高了7.7%、7.5%、10.9%,而IAA组提高了7.4%、8%、11.9%。以上结果说明外源施加BR与IAA提高了欧美杨无性系的耐旱性。统计经过激素处理后的欧美杨无性系气孔指数发现,BR处理NE19、R270、107的气孔指数分别下降12.28%、25.60%、20.31%,IAA处理分别下降13.00%、13.15%、14.48%,因此我们推测施加BR和IAA,会抑制植物气孔发育以降低干旱条件下的水分消耗;通过荧光定量PCR,检测与气孔发育6个相关基因EPF1、EPF2、EPFL9、ERECTA、FAMA、SDD1的表达量特征,发现BR和IAA处理导致负调节气孔发育相关基因EPF1、EPF2、ERECTA、SDD1表达量升高,正调节气孔发育基因FAMA与EPFL9表达量下降。综上所述,植物激素BR与IAA参与欧美杨气孔发育过程,在干旱条件下通过抑制气孔发育提高欧美杨抗旱性。

干旱对欧美杨气孔发育的影响

为了探究干旱对木本植物气孔发育的影响,本文挑选了5个欧美杨无性系NE-19、R270、107、109和111,进行了14 d的自然干旱处理及7 d的复水处理。结果发现:NE-19、R270与107的光合速率在复水后第5天恢复至处理前水平,气孔导度在第3天恢复至处理前水平,而109与111在复水处理期间光合与气孔导度恢复缓慢。测量各无性系复水后的生长速率,与对照组相比由快到慢依次为NE-19(64.96%)、R270(55.73%)、107(49.87%)、109(35.08%)、111(23.62%)。综合光合、气孔导度与生长的数据,5个无性系耐旱性由强至弱的排序为NE-19、R270、107、109、111。统计5个无性系在处理期间幼叶气孔指数的变化,发现各无性系在干旱期间气孔发育速度均下降。其中NE-19与R270下降最多,分别为30.75%和29.24%,说明耐旱性好的无性系,更善于调节幼叶中的气孔发育来适应外界的水分变化。通过荧光定量PCR检测与气孔发育相关基因ERECTA、EPF1、EPFL9、FAMA、SDD1在处理期间处理组与对照组的表达量差异,发现在干旱期间对气孔发育正调控的EPFL9与FAMA表达量下降,而负调控气孔发育的ERECTA与EPF1表达量上调,在NE-19与R270中的变化幅度尤为明显,而SDD1在整个处理期间表达量没有十分明显的变化。研究发现欧美杨在干旱中可通过调节气孔发育相关基因ERECTA、EPF1、EPFL9和FAMA的表达来抑制幼叶气孔发育,从而减少叶片水分散失以抵御干旱胁迫。