外源H2S供体NaHS提高小麦植株抗旱性的机理研究

作     者：丁会纳 

作者单位：河南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭天财;马冬云

授予年度：2017年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：干旱 硫化氢 转录水平 ABA代谢 生理水平 蛋白组学 小麦 

摘      要：本研究分别利用室内水培和大田盆栽的方法,选用豫麦49-198为供试材料,设置干旱胁迫与正常对照处理,其中大田试验分别设置中度干旱(土壤相对含水量45%-55%)、正常灌水处理(土壤相对含水量70%-80%);室内水培分别设置20%PEG模拟干旱胁迫处理和正常营养液为对照。分别施加外源HS供体NaHS溶液,通过分析小麦抗逆的形态指标、生理指标、ABA信号通路基因表达和iTRAQ蛋白组学差异表达以及产量构成要素,研究了干旱胁迫下外源HS对小麦植株干旱胁迫的缓解生理和分子机制。主要研究结果如下:1、在室内水培条件下,研究干旱胁迫(20%PEG)下施加NaHS预处理对小麦幼苗生理特征;结果表明,干旱胁迫下,施加NaHS和未施加NaHS处理相比可以显著增加植株的株高、鲜重和叶片相对含水量。此外还可以显著降低小麦叶片中的MDA和HO含量,增加SOD,POD和CAT活性,同时增加叶片中淀粉、蔗糖和还原糖含量。表明HS预处理可以提高小麦幼苗的抗旱性。2、利用qRT-PCR技术研究了干旱胁迫下小麦幼苗叶片和根系中10个参与ABA代谢通路的基因表达情况。结果表明,在干旱胁迫下,NaHS预处理可以上调叶片内ABA合成基因和ABA活化基因,以及根内ABA合成基因和分解基因的转录表达水平。施加NaHS处理较未施加NaHS处理可以显著提高叶片和根系内的HS含量,但降低了其中ABA含量;这些结果表明干旱胁迫下HS部分地参与ABA代谢通路,而且两者之间具有复杂的交互作用。3、采用iTRAQ技术研究干旱胁迫下NaHS预处理与未处理幼苗叶片之间蛋白质组学差异,结果表明,小麦叶片中在干旱和对照、施加NaHS处理和对照以及干旱和施加NaHS处理间共鉴定出蛋白质4296个;干旱胁迫下施加NaHS预处理和未施加NaHS相比,鉴定出120个差异表达蛋白质,其中包括57个上调蛋白和63个下调蛋白。这些差异蛋白主要参与碳代谢、信号转导、光合作用、氨基酸代谢、胁迫和防御、氮代谢和次级代谢途径等。其中碳代谢相关蛋白占总差异蛋白的12.48%。选取9个差异表达蛋白用qRT-PCR进行转录水平定量分析,结果表明qRT-PCR分析结果和iTRAQ分析结果在表达量上的变化趋势相似。这些结果表明HS可以通过调控多重代谢途径来增加小麦植株对干旱胁迫的抵抗性,在这些途径中调控碳代谢可能起到重要的作用。4、在大田盆栽条件下,研究了叶面喷施NaHS对小麦植株中后期干旱的影响。结果表明,干旱胁迫下,喷施外源HS可以增加旗叶叶绿素含量和SOD,POD和CAT活性,同时使旗叶内的MDA和HO含量下降,提高了每盆小麦植株的有效穗数、百粒重和籽粒产量。