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多數(shù)水稻耐鹽性的研究多是在苗期進(jìn)行單一試驗(yàn)。在此,本研究旨在通過(guò)溫室試驗(yàn)和田間試驗(yàn)的比較研究,了解在水稻生殖期葉肉離子轉(zhuǎn)運(yùn)和氧化響應(yīng)在鹽耐受方面的作用。研究采用農(nóng)藝、生理、電生理、分子和細(xì)胞成像技術(shù),比較對(duì)照和鹽脅迫下水稻植株的生理反應(yīng)。鹽分對(duì)Koshihikari的影響最為嚴(yán)重,其次是Doongara和Reziq。研究發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞中保K+能力和Cl-外排賦予水稻耐鹽性。生長(zhǎng)參數(shù)與凈K+流速(r2=0.45~0.60)和凈Cl-流速(r2=0.47~0.72)呈中等到強(qiáng)的相關(guān)性。同時(shí),葉肉細(xì)胞NADPH氧化酶基因OsRBOHD的動(dòng)態(tài)ROS產(chǎn)生和調(diào)控對(duì)水稻生殖期的耐鹽性至關(guān)重要。OsRBOHD表達(dá)與離子流速顯著相關(guān)(r2=0.45~0.64)。本研究首次匯集了溫室和大田條件下水稻生殖階段細(xì)胞離子脅迫與耐鹽性氧化應(yīng)激組分之間的潛在聯(lián)系,將為今后在受控環(huán)境和自然氣候條件下考察作物生殖階段的耐鹽性提供指導(dǎo)。
離子/分子流實(shí)驗(yàn)處理
鹽處理0、14、28、42天,每天施加2 dS m-1鹽度,直到達(dá)到8 dS m-1。
離子/分子流實(shí)驗(yàn)結(jié)果
葉肉離子流速在三種基因型之間、在兩種實(shí)驗(yàn)條件之間以及在鹽處理的42天內(nèi)顯著不同(圖1)。在大多數(shù)情況下,對(duì)照和鹽脅迫樣品的流速差異隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增大(圖1)。總體而言,在兩個(gè)試驗(yàn)中,3個(gè)品種鹽處理后K+、Na+和Cl-外排速率均以Koshihikari最大。葉肉凈K+外排速率在Koshihikari中顯著升高,尤其是在鹽脅迫42天時(shí),鹽度對(duì)外排速率的影響在溫室試驗(yàn)中更為明顯(圖1a, d)。然而,三個(gè)栽培品種之間的Na+流速差異很小。鹽處理引起的Na+外排僅在Koshihikari上有顯著差異;該品種的Na+外排速率高于其他兩個(gè)品種,特別是在鹽處理14天時(shí)的田間試驗(yàn)中(圖1b, e)。在兩個(gè)試驗(yàn)中,鹽處理引起的Cl-外排存在顯著差異;Koshihikari的Cl -外排速率最高,Reiziq最低(圖1c, f)。

圖1. 鹽度對(duì)3個(gè)基因型水稻生殖期葉肉細(xì)胞離子流速的影響。數(shù)據(jù)為從溫室(左欄)和田間(右欄)采集的對(duì)照和鹽脅迫植物葉肉細(xì)胞凈K+(a, d)、Na+(b, e)和 Cl-(c, f)流速。負(fù)值代表K+、Na+、 Cl-外排。
測(cè)試液
0.5 mM KCl, 0.1 mM CaCl2, pH6.0
關(guān)鍵詞:活性氧種類(lèi);離子流速;長(zhǎng)期鹽脅迫;基因表達(dá);水稻