耐鹽砧木通過調(diào)節(jié)Na+吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)提高黃瓜耐鹽性的機(jī)制研究.pdf

1、近年來，隨著設(shè)施栽培的迅速發(fā)展，設(shè)施內(nèi)土壤鹽漬化日趨嚴(yán)重，成為限制設(shè)施栽培發(fā)展的主要障礙。黃瓜是設(shè)施內(nèi)栽培的主要蔬菜之一，其耐鹽性較弱;但南瓜是相對(duì)耐鹽的蔬菜作物，本課題組之前的研究表明，耐鹽南瓜砧木嫁接可以提高黃瓜的耐鹽性，其根本原因在于耐鹽砧木具有較強(qiáng)的限制Na+從地下部向地上部運(yùn)輸?shù)哪芰Γ瞧湔{(diào)節(jié)Na+吸收和運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制尚不清楚。本研究以鹽敏感黃瓜、耐鹽南瓜砧木、黃瓜自嫁苗和嫁接苗等為材料，采用X-射線微區(qū)分析、非損傷微測(cè)以及基因

2、表達(dá)分析等技術(shù)，研究了NaCl處理下耐鹽砧木嫁接植株和自嫁植株Na+吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的差異，以期為闡明耐鹽砧木嫁接提高黃瓜耐鹽性提供理論依據(jù)。本研究主要結(jié)果如下:
　　 1.以耐NaCl脅迫能力弱的津春2號(hào)（Cucumis sativus L.）黃瓜為接穗，耐NaCl脅迫能力強(qiáng)的超級(jí)拳王（Cucurbita moschata Duch.）南瓜為砧木，黃瓜和南瓜自根苗為對(duì)照，利用X-射線微區(qū)分析技術(shù)，研究了黃瓜和南瓜以及嫁接苗在0和90

3、 mMNaCl處理時(shí)不同組織中離子的相對(duì)含量。結(jié)果表明，NaCl處理后南瓜自根苗和黃瓜嫁接苗地下部Na+的相對(duì)含量比黃瓜高，地上部分Na+的相對(duì)含量比黃瓜低而K+和Ca2+的相對(duì)含量比黃瓜高。南瓜自根苗和黃瓜嫁接苗根系皮層的Na+相對(duì)含量高于黃瓜自根苗，但是中柱中Na+相對(duì)含量低于黃瓜自根苗，南瓜及嫁接苗通過其根系皮層較強(qiáng)的控制Na+向木質(zhì)部的裝載的能力，降低了地上部分Na+的含量。
　　 2.以津春2號(hào)黃瓜和超級(jí)拳王南瓜為材料

4、，測(cè)定了NaCl處理后南瓜和黃瓜不同組織中Na+的濃度，結(jié)果顯示南瓜地下部Na+濃度較高，而地上部Na+濃度較低。采用非損傷微測(cè)技術(shù)(NMT)研究了NaCl處理對(duì)黃瓜和南瓜莖橫切面Na+、K+流速的影響，以及NaCl、Na+/H+逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑阿米洛利、質(zhì)膜H+-ATPase的抑制劑釩酸鈉處理對(duì)黃瓜和南瓜根系Na+、K+、H+流速的影響。結(jié)果表明，南瓜根系比黃瓜儲(chǔ)存Na+的能力強(qiáng)，同時(shí)南瓜從地下部向地上部Na+運(yùn)輸速率比黃瓜小，而從

5、地上部分向地下部分Na+流速比黃瓜大，而且南瓜根系有較強(qiáng)的排出Na+和吸收H+的能力，抑制劑處理顯著抑制了Na+的排出和H+的吸收，說明Na+的排出是受質(zhì)膜Na+/H+反轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)調(diào)控的，此結(jié)果為解析黃瓜和南瓜Na+從地下部向地上部運(yùn)輸?shù)牟町愄峁┝酥苯幼C據(jù)。
　　 3.以津春2號(hào)黃瓜為接穗，超級(jí)拳王南瓜為砧木，黃瓜自嫁植株為對(duì)照，對(duì)嫁接黃瓜在0和90 mM NaCl處理下植株的生長、Na+濃度、質(zhì)膜和液泡膜H+-ATPase、液泡

6、膜H+-PPase活性及其編碼基因的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，NaCl脅迫抑制了黃瓜自嫁和嫁接植株的生長，提高了自嫁和嫁接植株地上部和地下部Na+濃度，但黃瓜嫁接植株受抑制程度較輕。NaCl處理提高了黃瓜自嫁和嫁接植株根系質(zhì)膜和液泡膜H+-ATPase和液泡膜H+-PPase的活性，影響了編碼酶的相關(guān)基因的表達(dá)水平。但是耐鹽砧木嫁接可維持其根系較高的質(zhì)膜和液泡膜H+-ATPase、液泡膜H+-PPase活性，編碼質(zhì)膜和液泡膜H+-A

7、TPase基因的調(diào)節(jié)可能發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平，而編碼液泡膜H+-PPase的基因的調(diào)節(jié)可能發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。
　　 4.以津春2號(hào)黃瓜為接穗，超級(jí)拳王南瓜為砧木，黃瓜自嫁植株為對(duì)照，進(jìn)行以下處理:(1)CK（對(duì)照）:營養(yǎng)液;(2)Ca:10 mM Ca(NO3)2+營養(yǎng)液;(3) NaCl:90 mM NaCl+營養(yǎng)液;(4) NaCl+Ca:90 mM NaCl+10 mM Ca(NO3)2+營養(yǎng)液，研究了Ca2+對(duì)NaCl處理時(shí)黃

8、瓜自嫁和嫁接植株的生長、離子積累以及質(zhì)膜H+-ATPase活性和其編碼基因表達(dá)的影響。結(jié)果表明，添加Ca(NO3)2處理緩解了NaCl處理對(duì)植株的生長抑制，顯著提高了地上部K+和Ca2+的濃度，降低了Na+的濃度，對(duì)NaCl處理時(shí)黃瓜嫁接植株的緩解作用更顯著。黃瓜嫁接植株通過其較敏感的Ca2+響應(yīng)途徑維持了較高的質(zhì)膜H+-ATPase活性和PMA以及SOS1的表達(dá)，以及較強(qiáng)的限制Na+和調(diào)節(jié)K+和Ca2+從地下部向地上部運(yùn)輸?shù)哪芰?，具?/p>

9、較強(qiáng)的維持離子平衡的能力，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性。
　　 5.以津春2號(hào)黃瓜為接穗，超級(jí)拳王南瓜為砧木，進(jìn)行以下處理:(1)CK（對(duì)照）:營養(yǎng)液;(2)K:10 mM KNO3+營養(yǎng)液;(3) NaCl:90 mM NaCl+營養(yǎng)液;(4)NaCl+K:90 mM NaCl+10 mM KNO3+營養(yǎng)液，研究了K+對(duì)NaCl處理下自嫁和砧木嫁接植株的生長、離子積累的影響。結(jié)果表明，添加KNO3處理顯著提高了地上部分的K+和Ca2+濃

10、度，降低了Na+的濃度，提高了K+/Na+和Ca2+/Na+，嫁接植株具有較強(qiáng)的K+、Na+選擇性，具有較強(qiáng)的維持離子平衡的能力，從而緩解了NaCl處理對(duì)植株生長的抑制作用，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐鹽性。
　　 總之，本研究結(jié)果表明，與耐鹽性弱的黃瓜相比，耐鹽南瓜砧木根系具有較強(qiáng)的限制Na+向中柱運(yùn)輸、限制木質(zhì)部Na+的裝載、以及根系較強(qiáng)的Na+外排能力，是耐鹽南瓜砧木嫁接黃瓜后能維持地上部分較低的Na+濃度，具有較強(qiáng)耐鹽性的主要原因。嫁