乌桕是集观赏、能源、药用、材用等多种用途于一体的经济林树种,具有较强的抗干旱和耐盐碱的能力。植物适应逆境的能力是在生长发育过程中长期演化形成的,一般通过调控自身生理生化指标、体内激素水平及胁迫响应基因的变化等多种途径来抵抗逆境。所以激素在非生物胁迫中起着重要作用,独脚金内酯(SL)是新发现的具有多种生物学功能新型植物激素,最近有研究发现独脚金内酯参与调控植物逆境生长,但其作用机制及分子机理仍不清楚;拟南芥中MAX2是参与独脚金内酯信号转导的关键基因,拟南芥max2突变体对非生物胁迫非常敏感,但是调控的机制仍不清楚,特别在木本植物中研究更少。随着各学科的快速发展,交叉学科的建设,分子生物学和育种技术在植物抗逆性研究方面取得了重大进展。本研究探索在干旱和盐胁迫下,外源独脚金内酯调控乌桕幼苗的逆境响应;并以SsMAX2介导非生物胁迫反应,深入探索SsMAX2调控逆境胁迫的作用机制,提高木本植物抗旱耐盐能力,在培育选育新品种方面具有重要的理论和应用价值。具体研究如下:外源独脚金内酯调控乌桕幼苗抗旱耐盐。Mannitol、NaCl轻度胁迫(50 mM)条件下,提高了乌桕种子萌发率,增加乌桕幼苗的干重;这表明,轻度胁迫激发渗透调节,促使乌桕幼苗体内各种有机物和无机物质的积累,可能更有利于植物的生长。在重度胁迫下,外施50 nM GR24后提高乌桕幼苗干旱和盐胁迫能力,增加乌桕幼苗生物量,试验表明独脚金内酯通过调控乌桕幼苗体内的氧化还原系统,增加Pro含量,提高SOD、POD、CAT酶活性,降低了 H202和MDA的含量,提高乌桕幼苗清除自由基和过氧化物的能力,减少自由基和过氧化物对细胞膜的伤害,从而提高乌桕幼苗抗逆能力。SsMAX2基因分析。通过对SsMAX2基因序列和氨基酸比对分析,发现乌桕与同科的蓖麻缘关系最为接近,而与草本的辣椒和野生种潘那利番茄亲缘关系最远。MAX2编码F-box蛋白,参与乙烯、GA和生长素等多种激素信号的传导,还有研究表明可能与茉莉酸和脱落酸有关系。这表明SsMAX2作为独脚金内酯关键信号转导基因,通过响应多种激素调控植物分枝、种子萌发以及其他一些功能,也响应植物非生物胁迫,为定向培育改良乌桕品种提供理论依据。SsMAX2转基因拟南芥的抗旱耐盐分析。SsMAX2转基因拟南芥种子在干旱和盐胁迫下萌发率仍在50%以上;SsMAX2幼苗也表现出了较强的抗旱和耐盐的能力;干旱和盐处理显著诱导拟南芥幼苗H202的积累,而SsMAX2拟南芥的H202积累水平明显低于max2突变体和WT。相应地,通过对CAT、POD和SOD等关键氧化酶的活性分析也证明,SsMAX2拟南芥在盐胁迫和干旱胁迫下具有较高的H202分解能力,而max2突变体则表现出较低的酶活性,这些结果揭示SL信号可能直接参与了氧化还原的调控。研究新发现了在干旱条件下,SL还调控花青素的合成和积累,在盐胁迫条件下,也参与了叶绿素的合成。为研究SL参与植物抗逆的途径提供新的理论依据。初步揭示SsMAX2参与乌桕抗逆的响应机制。结合在拟南芥胁迫条件下,SsMAX2与ABA合成相关基因的表达水平之间的关系,初步证明SL信号转导基因SsMAX2参与叶绿素的合成和降解、花青素的生物合成、以及TSS和Pro的积累;生理生化结果表明,SsMAX2通过调节抗氧化酶来调节氧化还原稳态;还发现SL与ABA在非生物胁迫适应调控中可能存在相互作用,揭示了外源SL调控乌桕幼苗抗逆的调控机制,为木本植物研究SL提供新的途径,在提高植物抗旱耐盐的能力和品种改良方面具有重要的理论和应用价值。