【摘 要】
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由于全球气候变化和人类活动的影响,使干旱荒漠区的植被退化现象越来越严重,生态系统也遭到严重破坏。日益严重的土壤盐渍化及土壤养分含量的缺少更是限制融雪期梭梭(Haloxylon ammodendron)幼苗成功更新的两个关键因子,梭梭作为荒漠区的建群优势种,其成功更新和建群对荒漠区生态系统的防护与治理具有非常重要的生态价值。因此,本研究以荒漠植物梭梭为例,为探究融雪期氮素添加、盐分胁迫及二者交互对梭
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由于全球气候变化和人类活动的影响,使干旱荒漠区的植被退化现象越来越严重,生态系统也遭到严重破坏。日益严重的土壤盐渍化及土壤养分含量的缺少更是限制融雪期梭梭(Haloxylon ammodendron)幼苗成功更新的两个关键因子,梭梭作为荒漠区的建群优势种,其成功更新和建群对荒漠区生态系统的防护与治理具有非常重要的生态价值。因此,本研究以荒漠植物梭梭为例,为探究融雪期氮素添加、盐分胁迫及二者交互对梭梭种子萌发和幼苗生长的影响,开展了梭梭种子的室内模拟萌发试验和幼苗生长的盆栽试验,通过测定梭梭种子萌发指标、生理指标、幼苗生长和生物量指标,运用转录组测序技术对不同处理下梭梭幼苗的差异基因进行分析,研究结果如下:(1)随着氮素浓度的增加,梭梭种子的萌发率和发芽指数逐渐降低。随着盐分浓度的增加,梭梭种子的萌发率、发芽势和发芽指数均逐渐降低。不同浓度氮素添加和盐分胁迫交互作用下,中等浓度的氮素添加(20~40mmol/L)可显著提高中、高浓度盐分胁迫下(>300mmol/L)梭梭种子的萌发率。(2)随着氮素浓度的增加,梭梭幼苗的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性和可溶性蛋白含量整体上均呈现先升高后降低的趋势,最高值在氮添加量为80mmol/L时;而过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性则呈现下降的趋势。随着盐分浓度的增加,幼苗的SOD活性和可溶性糖含量先降低后升高,POD、CAT活性和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量则先升高后降低,而可溶性蛋白含量逐渐升高。不同浓度氮素添加和盐分胁迫交互作用下,梭梭幼苗的POD、CAT活性和MDA含量相较于高浓度的盐分胁迫(600~700mmol/L)处理均有显著提高。(3)当盐胁迫浓度为500mmol/L时,随着氮添加量的增加,梭梭幼苗的株高逐渐降低。当盐胁迫浓度为700mmol/L时,随着氮添加量的逐渐增加,梭梭幼苗的根长逐渐升高,且均显著高于对照。当盐胁迫浓度为700mmol/L时,梭梭幼苗的地上干重、地下干重以及总生物量均低于盐胁迫浓度为500mmol/L处理下的梭梭幼苗,添加不同浓度的氮素后,幼苗地上干重部分均有所提高。(4)转录组测序共获得453144052条Transcripts和123324994条Unigene。盐分胁迫浓度为500mmol/L的组别中,高氮组(80mmol/L)上调和下调基因最多;盐分胁迫浓度为700mmol/L的组别中,中氮组(40mmol/L)上调和下调基因最多。所有差异基因中,共发现来自88个家族的1529个转录因子基因,主要为C3H、WRKY、B3、AP2、MYB和C2H2家族。GO功能显著富集的差异基因均主要与氧化还原酶活性、水解酶活性和碳水化合物代谢过程相关。KEGG显著富集的通路主要涉及苯丙烷生物合成、RNA聚合酶、植物激素信号转导、氮代谢和光合作用。综上所述,早春融雪期间的梭梭幼苗更新,氮素的添加可以在一定程度上缓解盐分对种子萌发的影响、提高抗逆性酶的活性以及提高幼苗的株高和根长,这与一些家族中的转录因子基因的调控、氮代谢通路和光合作用等有着密不可分的关系。
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