干旱胁迫对油菜种子萌发期及苗期生理影响及抗氧化酶基因表达分析

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油菜属于十字花科,芸薹属,是我国重要的油料作物之一。干旱胁迫是我国最常见的自然灾害之一。干旱胁迫严重制约了农作物的生长及产量。在我国,干旱及半干旱地区占了国土总面积的1/3。在有限的水资源条件下,筛选出高产耐胁迫的作物品种对育种工作者来说尤为重要。本实验对3个甘蓝型油菜与白芥的种间杂种回交后代(株系W134、W140、W146)及轮回亲本甘蓝型油菜‘扬油6号’(Y6)种子萌发期及苗期的抗旱性进行了鉴定,研究了干旱胁迫下4份油菜材料的形态,生理生化指标变化及抗氧化酶基因的表达情况,并通过隶属函数法对油菜苗期抗旱性进行了综合评价。结果如下:(1)15%PEG模拟干旱胁迫下,和对照相比,4份油菜材料种子萌发期的根长及苗高生长受到显著抑制,4份油菜材料的根长、苗高、单株鲜重相对比值均小于1,表明4份油菜材料的根长、苗高、单株鲜重生长受到抑制。通过根长、苗高、单株鲜重的抗旱系数来评价4份油菜材料种子萌发期抗旱性,W134、W140、W146抗旱性较Y6强。PEG胁迫下,和对照相比,4份油菜材料种子萌发期的MDA、脯氨酸含量,SOD、POD活性都呈现显著性升高,其中Y6的MDA含量高于其它3份材料,W134的脯氨酸含量显著低于其它3份材料,W140的POD酶活性最高,Y6的SOD酶活性最高。PEG胁迫下,通过DAB及NBT染色对油菜叶片活性氧分析,4份油菜材料的H202含量没明显增加,02.-积累增加,且W134及Y6的活性氧积累要高于W140及W146。PEG处理后,大多数抗氧化酶基因表达量上升,其中DHAR基因在W140中表达量升高最多,提高了7.05倍。(2)自然干旱胁迫下,4份油菜材料苗期叶片随着干旱胁迫程度加剧,叶片萎蔫程度加剧,W146在干旱12天时的状态优于其它3份材料。自然干旱胁迫下,和对照相比,4份油菜材料的RWC,Pn值均显著降低,MDA含量,REC、SOD、POD活性,脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量均显著升高,其中在干旱胁迫下W146的RWC及Pn值较高,REC及MDA含量较低,脯氨酸含量及SOD、POD活性也保持在较高水平。根据隶属函数值法,这4份油菜材料苗期的抗旱性排序由强到弱为:W146>W140>Y6>W134。(3)通过DAB及NBT染色发现,随胁迫时间延长,4份油菜材料叶片的染色加深,其中W146的H202及02.-含量较W134及Y6低。通过抗氧化酶基因表达分析,大多数抗氧化酶基因的表达量随胁迫程度加剧而升高,且APX、Cu/Zn SOD、GPX、GR基因表达量在W146中升高幅度均高于其它3份材料,且胁迫7天时,Cu/Zn SOD基因表达量升高了79.77倍。本研究为筛选抗旱性强的油菜材料提供了科学有效的方法,同时筛选出了具有较强抗旱性的甘蓝型油菜与白芥的杂种回交后代W146,W146可能继承了白芥耐旱的特点从而提高了其抗旱性。
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