DA-6提高番茄幼苗低夜温抗性途径的研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:dzflying
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番茄生长特性喜温,在设施番茄节能冬春季栽培中极易受到夜间低温的伤害。在过去的几十年间,人们多通过施外源物质、培育抗寒品种等各种方法来提高番茄的耐寒性。胺鲜脂(DA-6),化学名为己酸二乙氨基乙醇脂,是上世纪90年代初发现的一种广谱高效的高等植物生长调节剂,具有CTK、IAA以及GAs的多种功能,也可作为一种诱导剂激活抗逆基因的表达。同时具有价格便宜、持效期较长、安全用量范围广、安全性更高、低毒无污染等特点。近年来,不断有报道指出,外源喷施DA-6可以促进番茄的生长发育,改善果实的品质,提高番茄植株的耐寒性,但研究始终停留在生理生化层面,其提高植物抗性的途径却尚未明确。本试验以番茄品种‘辽园多丽’为试材做低夜温(LNT)处理,通过外源喷施DA-6来探索其提高番茄植株耐寒性的调节途径。本试验的主要结果为:1.明确了提高番茄耐寒性的最适DA-6浓度。低夜温胁迫下,10 mg/L DA-6预处理的番茄植株长势最好,叶片最大,其株高茎粗与其他浓度的处理相比也较高。同时10mg/LDA-6预处理下,叶片H2O2含量最少。5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L的DA-6有效的减小了低夜温胁迫对番茄植株光合作用的影响,Pn、Gs、Ci、Tr值相对于喷水植株都增大。因此10 mg/L为提高番茄植株耐寒性最适的DA-6浓度。2.明确DA-6维持了低夜温下番茄叶片的光合作用。LNT+DA-6处理与LNT处理相比,番茄叶片的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素a/b含量显著升高,叶绿素b和类胡萝卜素含量虽无显著差异,但比LNT处理均有所提高。喷施DA-6处理显著的上调了低夜温下番茄叶绿素合成途径中几乎所有的相关酶的编码基因。对于叶绿素分解基因LNT+DA-6与LNT相比,NYC1、HCAR、PAO、RCCR、HO、PIF4、NAO16、EEL、FC1、FC2显著下调,说明DA-6可以促进低夜温胁迫下番茄植株叶绿素的合成,且抑制其分解,提高叶绿素含量。LNT+DA-6处理促进了叶绿素含量增多后,也显著的增强了叶片的光合参数Pn、Tr、Gs、Ci,光合作用增强,提高番茄植株的耐寒性。3.明确DA-6维持了低夜温下番茄叶片PSII的光化学活性。与LNT处理相比,LNT+DA-6处理显著的增加了Fv/Fm、Y(II)、ETR(II),显著的抑制了Y(NPQ)、NPQ值,而qp和1-qp值变化虽未达到显著,但在数值上仍有升高和降低的趋势。同时LNT+DA-6处理下,PsbA、PsbB、PsbC、PsbD、PsbP基因表达量全部显著提高,说明外源DA-6促进了低夜温胁迫下组成PSII的放氧复合体OEC的D1、D2蛋白以及核心天线编码基因的表达,同时稳定了PSII复合体,保证光合作用正常进行。4.明确DA-6维持了低夜温下番茄叶片PSI的活性。LNT胁迫下,Y(NA)显著降低且Y(ND)显著增加,说明低夜温胁迫使PSI活性降低的主要原因是PSI供体侧受限。而与LNT处理相比,LNT+DA-6处理下PS(I)、ETR(I)、Y(NA)显著增高且Y(ND)显著降低。进行DA-6预处理后,与LNT处理相比,PsaA、PsaB、PsaC、PsaD、PsaL基因显著增加,增加的倍数在2.2-8倍之间。DA-6预处理使PSI复合体相关基因表达量增加,说明DA-6预处理可以稳定PSI结构,显著缓解了PSI的供体侧限制和光能过剩对PSI的影响。此外还发现,LNT+DA-6处理显著的缓解了番茄叶片中H2O2和O2-的累积,说明DA-6预处理可以增强番茄植株活性氧清除的能力,提高植株抗性。5.明确DA-6维持了低夜温下番茄叶片叶绿体超微结构。本研究中,与CK处理相比,LNT处理下番茄叶片的叶绿体逐渐被分解,叶绿体明显膨胀,近球状,在数值上叶绿体长减小,叶绿体的宽显著增加,长/宽显著减小,同时叶绿体类囊体膜降解,嗜锇颗粒扩散到细胞质中,同时出现淀粉粒增多增大,嗜锇颗粒增多,基粒片层弥散现象;而LNT+DA-6处理明显的缓解了上述现象。6.明确DA-6调节了低夜温下番茄叶片激素的含量。DA-6预处理与LNT处理比较,ABA有所减少但无显著变化,ZR显著增加。同时LNT+DA-6处理下ZR的合成基因IPT3、IPT4、IPT5基因显著增加,其分解基因CKX2、CKX3、CKX4、CKX5、CKX7基因全部显著下调。另一方面,与LNT处理相比,LNT+DA-6处理的ABA合成基因AAO、ABA2、NCED4、ZEP1和分解基因CYP707A1、CYP707A2表达量都显著上调,同时其信号传递相关基因ABI5、MYB1、AREB也显著上调。7.DA-6诱导了低夜温胁迫下冷胁迫相关基因的表达。LNT+DA-6处理下CBF1在胁迫6-12d与LNT处理相比都显著增加,CBF2表现出相似的变化趋势,而CBF3在0-6d显著增加,后有所减小。
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