匍匐翦股颖对干旱—低温交叉胁迫的适应机制

【摘要】匍匐翦股颖(AgrostisstoloniferaL.)是一种优秀的冷季型草坪草,结构细腻,耐低修剪,能够形成优美的草坪,广泛应用于高尔夫球场果岭和球道。但其越冬枯黄死亡的现象广泛存在,严重影响草坪的景观效果和经济效益。而翦股颖越冬死亡的机理尚未明确,因此相关研究成为近些年的关注热点。本文以匍匐翦股颖‘T-1’为材料,首先进行两周水分处理(良好浇水,中度干旱,重度干旱),然后进行三周低温处理(2℃,低温期间仍保持良好、中度和重度3个水平),从伤害评价、ROS及抗氧化响应、渗透调节、激素调节、脱水素表达等方面进行了深入研究,以期探讨翦股颖对干旱和低温交叉胁迫的适应机制。研究结果如下：1伤害评价低温驯化降低翦股颖低温半致死温度(LT50),提高抗寒性,重度干旱减弱其对低温的适应。干旱对翦股颖草坪质量(TQ)、电解质渗漏(EL)、叶片相对含水量(RWC)和叶绿素含量(Ch1)的影响取决于持续时间及胁迫强度。14天重度干旱未影响细胞膜稳定性、内部水势和光合作用。低温胁迫下,重度干旱造成EL迅速上升,TQ、RWC、Chl急速下降,而中度干旱极大程度缓解这一情况。2ROS及抗氧化调节低温胁迫下,重度干旱匍匐翦股颖O2-、H2O2和MDA含量显著高于中度干旱和良好浇水的。14天中度和重度干旱导致SOD活性下降,但低温胁迫下中度和重度干旱SOD活性反而增加。低温胁迫下,中度干旱CAT和POD活性增加。中度干旱不仅诱导新同工酶的产生,而且促进原有同工酶的表达。低温胁迫下,中度干旱促进翦股颖叶片Cu/ZnSOD、ChlCu/ZnSOD、MnSOD、FeSOD、CAT、POD和CytAPX的表达,而重度干旱抑制这些抗氧化酶基因的表达。3渗透调节良好浇水和中度干旱促进低温胁迫下翦股颖可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、可溶性蛋白、游离氨基酸和脯氨酸的积累,这些物质的积累是其具有良好抗寒性的根源所在,且脯氨酸、蔗糖和葡萄糖的积累对翦股颖抗旱抗寒性的增强更有意义。重度干旱抑制低温胁迫下翦股颖渗透调节物质的积累,导致抗寒性减弱。4激素调节低温胁迫下,中度干旱和良好浇水促进翦股颖ABA和ABA/IAA增加,ABA积累和ABA/IAA增加是翦股颖抗寒性增强的原因之一。重度干旱抑制低温胁迫下ABA的积累,因此水分的严重亏缺是导致匍匐翦股颖越冬死亡的关键。5脱水素表达良好浇水翦股颖中未见脱水素表达,14天中度干旱和重度干旱诱导40kDa、31kDa和25kDa脱水素表达,且重度干旱的表达量显著高于中度干旱。低温胁迫亦诱导40kDa、31kDa和25kDa脱水素表达,且中度干旱和重度干旱的表达量显著高于良好浇水；中度干旱新增49kDa脱水素,重度干旱新增49kDa、37kDa和19kDa脱水素,且重度干旱25kDa脱水素表达量显著高于中度干旱。干旱和低温诱导脱水素表达,49kDa、40kDa、31kDa和25kDa脱水素的积累同翦股颖的抗旱、抗寒性增强有关。本研究表明,匍匐翦股颖对干旱-低温具有交叉适应,严重水分亏缺(30%FWC)抑制了低温胁迫下匍匐翦股颖抗氧化代谢和渗透调节物质、内源激素的积累,降低抗寒性。而低温前进行中度干旱处理却促进抗氧化代谢和渗透调节物质、内源激素的积累,从而增强抗寒性,使翦股颖产生交叉适应。因此,在多风干燥的地区,越冬前对匍匐翦股颖进行中度水平的灌溉管理不仅减少水分消耗,而且增强翦股颖对低温的适应,从而减少越冬死亡率。
【作者】张利娟；
【导师】韩烈保；
【作者基本信息】北京林业大学，草学，2014，博士
【关键词】匍匐翦股颖(Agrostisstolonifera)；交叉胁迫；抗氧化；渗透调节；脱水素；

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