水稻苗期耐盐性及其对温度的响应

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土壤盐度超标、气候反常都是制约农作物高产优产的关键因素。水稻作为重要的粮食作物,时常遭受盐胁迫,而温度作为植物生长的必备条件,是研究植物生理的必要考虑因素。现有研究主要集中于水稻对冷热胁迫和盐胁迫的综合抗逆能力方面,其交互作用研究较少。本研究以前期实验中2个相对耐盐性强(盐稻3931)和弱(湘晚籼1号)的籼稻以及2个相对耐盐性强(武陵粳1号)和弱(辽粳371)的粳稻作为实验材料,分别在32℃(昼)/27℃(夜)、28℃(昼)/23℃(夜)、24℃(昼)/19℃(夜)三组温度下进行苗期培养,并在三叶一心时进行0.8%NaCl盐处理。对以上4个品种的三种处理组及其对应的对照组在盐处理后第2、4、6、8天进行相关生理指标测定,探究在不同温度下4个品种苗期的耐盐生理机理,为进一步探究水稻耐盐性与温度的关系奠定基础。此外,本研究选取以上4个品种中耐盐性最强的盐稻3931进行转录组测序,对比其在三组温度下盐处理和对照组之间、盐处理和盐处理之间的差异基因表达情况,探究水稻苗期耐盐的分子调控机制及其对温度的响应。主要研究结果如下:
  (1)以叶片叶绿素含量、死叶率、死亡率、脯氨酸含量等指标为参考,4个品种在三组温度下耐盐性存在差距,均在32℃(昼)/27℃(夜)的条件下耐盐性显著降低。分析4个品种自身各生理指标变化情况,相对低温条件会促进水稻激活相关耐盐机制。
  (2)生物量、根冠比、根系活力、酶活等指标与品种特异性关系密切,无统一耐盐性规律。盐稻3931在28℃(昼)/23℃(夜)、24℃(昼)/19℃(夜)中表现出优秀的耐盐性,盐处理后8d仍有较高的存活率。
  (3)盐稻3931三组温度下对照组与盐处理组的差异基因交集筛选到6个共同的差异基因,6个基因注释到NR数据库显示3个共同的上调基因分别编码热应激转录因子A-6a、BAG家族分子伴侣调节因子6亚型X2、双向糖转运蛋白SWEET15,3个下调基因分别编码高亲和力硝酸盐转运体激活蛋白2.1、阳离子转运蛋白HKT7亚型X1、蛋白LOC4350169。
  (4)盐稻3931三组温度下对照组与盐处理组差异基因的GO功能分析显示,相对低温条件下水稻盐胁迫应答相关基因表达活跃。分别在32℃(昼)/27℃(夜)、28℃(昼)/23℃(夜)、24。C(昼)/19℃(夜)注释到4、4、32个盐胁迫应答(responseto salt stress)基因。
  (5)盐稻3931三组温度下对照组与盐处理组差异基因的KEGG通路富集分析中,13条通路被共同富集,此13条代谢通路与水稻抵御盐胁迫关联密切,为后续水稻耐盐通路研究提供方向。
  本研究通过对4个代表性品种进行三组不同温度条件下苗期耐盐性探究、对比、分析,对水稻耐盐机理的进一步研究提供新思路、对耐盐水稻育种具有重要意义。
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