丛枝菌根真菌对NaCl胁迫下核桃幼苗根系生理及矿质元素吸收的影响

为评估丛枝菌根真菌(AMF)对核桃(Juglans regia Linn.)幼苗耐盐性的促进效果,以核桃品种‘温185’(‘Wen 185’)的盆栽苗为材料,分别接种摩西斗管囊霉〔Funneliformis mosseae(T.H.Nicolson et Gerd.)C.Walker et A.Schüler〕和异形根孢囊霉〔Rhizophagus irregularis(Blaszk.,Wubet,Renker et Buscot)C.Walker et A.Schüler〕,测定了0、100、200、300 mmol·L^(-1) NaCl处理下根系的生长指标、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、内源激素含量及叶片和根系中矿质元素含量。结果表明:NaCl胁迫下,核桃幼苗的根系生长受到抑制,在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下接种2种AMF均显著(P<0.05)提高了根系体积。随着NaCl浓度升高,根系抗氧化酶活性及过氧化氢(H_(2)O_(2))和丙二醛(MDA)含量整体上显著升高;在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下,接种摩西斗管囊霉显著提高了根系超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,接种异形根孢囊霉显著提高了根系APX活性,接种2种AMF均显著降低了根系H_(2)O_(2)和MDA含量。在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下,接种2种AMF均显著提高了根系可溶性糖含量。各浓度NaCl处理下,接种2种AMF均显著提高了根系吲哚乙酸、脱落酸、赤霉素3和玉米素核苷含量。随着NaCl浓度升高,叶片P、K、Ca、Mg含量整体呈上升趋势;在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下,接种2种AMF均降低了叶片和根系中P含量,整体显著提高了根系K和Ca含量,接种异形根孢囊霉还显著提高了叶片和根系中Mg含量。在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下,接种异形根孢囊霉显著提高了根系Fe含量和叶片Zn含量,接种摩西斗管囊霉显著提高了根系Fe含量。随着NaCl浓度升高,未接菌幼苗叶片和根系中Na含量整体呈上升趋势,而K/Na比、Ca/Na比和Mg/Na比则相反;在300 mmol·L^(-1) NaCl处理下,接种2种AMF均显著降低了根系Na含量,且接种摩西斗管囊霉还显著降低了叶片Na含量并显著提高了叶片和根系中K/Na比、Ca/Na比和Mg/Na比。综上所述,摩西斗管囊霉和异形根孢囊霉对核桃幼苗的耐盐性提高具有明显促进作用,且这2种AMF的作用机制可能存在差异。

PagHK3a基因敲除对银腺杨抗旱性的影响

[目的]:对银腺杨(Populus alba×P.glandulosa‘84k’)组氨酸激酶PagHK3a基因敲除株系的抗旱性进行评价,同时探究PagHK3a基因在杨树响应干旱胁迫过程中的分子调节机制。[方法]:利用5%PEG模拟干旱胁迫处理继代25 d的野生型银腺杨(WT)及其PagHK3a基因敲除株系(C1和C2)组培苗,处理3 h后采用实时定量PCR(Quantitative real-time PCR)方法测定各株系叶片PagHK3a基因、PagHK3a下游基因、干旱胁迫响应基因及抗氧化基因的表达水平;利用称重控水法对各株系盆栽苗进行3个梯度的温室干旱胁迫处理,包括正常浇水(土壤相对含水量:70%~75%)、中度干旱(40%~45%)以及重度干旱(25%~30%),干旱胁迫4周后测定WT及C1、C2株系的瞬时光合参数、过氧化氢(H_(2)O_(2))及丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)及超氧化物歧化酶(SOD)酶活性、株高和地径等生理生化及生长指标。[结果]:在温室中度干旱条件下,C1和C2株系株高生长量均显著高于WT,而在重度干旱条件下,这两个株系的株高生长量与WT相比均无显著差异。分析光合参数发现,在中度干旱条件下,基因敲除株系C1和C2气孔导度及胞间CO_(2)浓度均显著高于WT,但在重度干旱胁迫条件下只有C2株系胞间CO_(2)浓度显著高于WT;在中度干旱胁迫条件下C1株系瞬时净光合速率显著高于WT,在重度干旱胁迫条件下,C2株系瞬时净光合速率显著高于WT。同时生化指标测定结果显示,在中度干旱条件下基因敲除株系C1和C2中MDA及H_(2)O_(2)含量显著低于WT,而在重度干旱胁迫时,仅C2株系显著低于WT;对比分析各株系抗氧化酶活性发现,正常供水条件下,C1株系叶片POD酶活性以及C2株系SOD酶活性显著高于WT,在中度干旱胁迫条件下,C1株系这两种保护酶活性均显著高于WT,而C2株系仅在重度干旱胁迫下显著高于WT。另外,在PEG模拟干旱胁迫处理下,基因敲除株系C1和C2叶片组氨酸激酶基因PagHK3a及其下游响应调节蛋白PagRR2、PagRR15基因表达量与WT相比均显著下调;而干旱胁迫响应基因PagNAC3以及过氧化物酶合成基因POD1的表达则显著上调,超氧化物歧化酶合成基因SOD4的表达与WT相比无显著差异。[结论]:在PagHK3a基因敲除株系中,PagHK3a基因及细胞分裂素信号传导途径中响应调节因子基因PagRR2、PagRR15表达均较WT显著降低,而胁迫响应基因PagNAC3及POD合成基因POD1表达显著升高;同时,在中度干旱条件下PagHK3a基因敲除株系的气体交换能力更强,MDA以及H_(2)O_(2)含量更低,株高生长量更大,从而具有更强的抗旱能力。