水稻籽粒灌漿期根系對水分調(diào)控的響應(yīng)機(jī)制.pdf

1、水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的糧食作物，全球有50%以上的人口以稻米為主食。如何采取有效地栽培調(diào)控措施促進(jìn)水稻產(chǎn)量的提高是水稻高產(chǎn)研究中的熱點(diǎn)問題之一。水分調(diào)控模式是水稻栽培調(diào)控中的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，對水稻的籽粒灌漿和產(chǎn)量的形成至關(guān)重要，而根系作為土壤水分調(diào)控的第一感應(yīng)者在響應(yīng)水分調(diào)控、促進(jìn)水稻植株的生長及籽粒灌漿亦有著重要的意義。
　　本研究以大穗型常規(guī)水稻“金恢809”為材料，通過盆栽種植方式，設(shè)計(jì)兩種水分

2、處理模式，即常規(guī)灌溉和干濕交替處理。田間試驗(yàn)表明，在籽粒灌漿期，適度的干濕交替處理增加了水稻的根冠比，提高了水稻弱勢籽粒的灌漿速率及結(jié)實(shí)率，進(jìn)而促進(jìn)了水稻的終產(chǎn)量。
　　為了探討干濕交替處理模式對籽粒灌漿期水稻根系的分子調(diào)控機(jī)制，本研究進(jìn)一步采用雙向電泳技術(shù)，構(gòu)建了不同水分處理方式下，籽粒花后10天、20天、30天的水稻根系蛋白表達(dá)圖譜。共檢測到76個(gè)差異表達(dá)的蛋白點(diǎn)，經(jīng)過LC-MS/MS分析，共有69個(gè)蛋白點(diǎn)被成功鑒定到。通過蛋

3、白功能及豐度的分析發(fā)現(xiàn)，干濕交替處理下對水稻根系中蛋白質(zhì)的表達(dá)影響較大，主要體現(xiàn)在增強(qiáng)了根系氨基酸和蛋白質(zhì)合成、抗逆境脅迫和抗氧化還原能力、有氧呼吸與ATP能量合成、ABA合成與物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)、信號(hào)傳導(dǎo)與細(xì)胞骨架維持等相關(guān)蛋白的表達(dá)，降低了根系氮代謝、糖酵解、無氧呼吸與ATP能量消耗等相關(guān)蛋白。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在水稻灌漿期干濕交替處理增加水稻根系中抗旱蛋白的表達(dá)以增強(qiáng)對外界脅迫的抵御，同時(shí)增強(qiáng)氨基酸代謝和磷酸戊糖途徑相關(guān)蛋白的表達(dá)以提供植株生

4、長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)和能量。再者，通過增強(qiáng)dnaK-type分子伴侶、二硫鍵異構(gòu)酶和GF14-3-3等蛋白參與ABA信號(hào)途徑，增強(qiáng)了同化物質(zhì)由營養(yǎng)組織向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高籽粒灌漿結(jié)實(shí)，增加水稻收獲指數(shù)。另一方面，適度干旱脅迫(即干濕交替)影響水稻根系的氮代謝途徑，同時(shí)降低了水稻根系糖源的消耗，減少了光合產(chǎn)物向地下部的運(yùn)輸，而轉(zhuǎn)向“庫”即籽粒中的運(yùn)輸，從而提高籽粒的充實(shí)程度，增加水稻產(chǎn)量。
　　本研究表明，水稻籽粒灌漿期適度的干濕交