水杨酸引发对红麻幼苗耐盐性的影响

【目的】研究水杨酸(SA)引发对盐胁迫下红麻生长及生理响应,并揭示SA引发对红麻中逆境相关基因的诱导模式,为红麻耐盐性研究提供理论依据。【方法】以2个不同耐盐性红麻品种(盐抗性材料为CP018,盐感性材料为CP047)为研究对象,将种子引发处理后进行水培试验,分析SA引发对红麻种子萌发及150 mmol·L^(-1) NaCl胁迫下幼苗农艺性状及生理方面的影响,并通过qRT-PCR技术分析SA引发逆境相关基因的表达模式。【结果】盐抗性品种CP018经过0.2 mmol·L^(-1) SA引发后,能显著提升种子发芽率、发芽势和发芽指数,分别提高34.78%、31.30%和58.07%;盐感性材料CP047也有一定的提高,分别提高7.50%、10.56%和6.23%,但是未达到显著水平。在盐胁迫条件下,经SA引发(S1)与未引发(N1)相比,株高抑制率在盐抗性和盐感性品种中分别显著降低4.07%(CP018)和3.91%(CP047),干重抑制率在2个品种中分别显著降低15.50%(CP018)和15.68%(CP047);鲜重抑制率在盐感性品种CP047中显著降低4.46%,但在盐抗性品种CP018中未达到显著水平。根系扫描分析表明,根长抑制率在盐抗性和盐感性材料中分别显著下降10.74%(CP018)和10.77%(CP047);根表面积抑制率在盐抗性和盐感性品种中分别下降5.09%(CP018)和2.95%(CP047),仅在盐抗性品种CP018中达到显著水平;而根系活力抑制率在盐感性品种CP047中降低46.21%,在盐抗性品种CP018中降低6.56%,仅在盐感性品种CP047中达到显著水平。灰色关联度分析发现根系活力是对影响植株干重最重要的因素。SA引发能降低盐胁迫下红麻叶片的MDA含量,提高POD和SOD酶活性。对12个逆境相关基因的表达量分析结果表明,ACCD、APX2、SOS1、ARR2、PAL、ERF.C3、CHIT和TIFY11表达水平在SA引发处理下均显著上调,而ERF9、ERS1、MYC2和XTH22在2个材料中的表达模式存在差异,其中,XTH22在CP047中显著上调,在盐抗性品种CP018中无显著变化,ERS1和MYC2在盐抗性品种CP018中显著上调,在盐感性品种CP047中却显著下降,而ERF9在2个品种中的趋势则与此相反。【结论】适宜浓度的SA引发可以显著缓解红麻在盐胁迫下的生长,且对不同红麻种质资源的影响程度和方式存在差异,SA可能通过影响生理过程如抗氧化酶系统,并通过诱导特异基因的表达调节红麻植株对非生物胁迫的响应。

红麻抗根结线虫相关基因HcNPR1的克隆及表达特征分析

为了挖掘红麻抗根结线虫的相关基因,探索红麻与根结线虫互作的分子机理,在本实验室前期已通过转录组测序获得红麻抗根结线虫相关基因NPR1的基础上,本研究采用PCR和RACE技术从红麻中克隆获得NPR1基因全长序列,命名为HcNPR1.HcNPR1基因的cDNA全长为2058 bp,其基因开放阅读框(ORF)1776bp(Chr:164-1939),HcNPR1蛋白质共编码含591个氨基酸,其等电点(pI)为6.02,分子量为65.321 ku。红麻HcNPR1基因具有其它植物NPR1基因所共有的4个保守结构域。Real-time RT-PCR结果表明,1 mmol/L茉莉酸(JA)、1 mmol/L水杨酸(SA)和2 mmol/L乙烯(ET)胁迫后HcNPR1基因的表达量在红麻中均发生明显变化,且JA和ET诱导HcNPR1基因的表达效果明显强于SA,JA和ET处理红麻均在6 h时HcNPR1基因的表达量达到最大,而SA对HcNPR1基因的诱导响应最强烈的时间在12 h时。3种激素诱导趋势均呈现出先快速增加后减弱,因此推测HcNPR1基因在红麻对根结线虫的抗性反应中起着一定作用。本研究结果可为今后抗根结线虫红麻品种遗传改良和红麻根结线虫病防控提供理论依据。