鋁脅迫誘導小麥蘋果酸分泌信號轉導通路中IAA及MAPKs響應機制研究.pdf

1、鋁毒害是酸性土壤作物生長的限制因子之一，研究作物的鋁毒害機理對解決酸性土壤作物鋁毒害、提高作物產(chǎn)量及耐鋁作物品種選育具有重要意義。本研究主要以耐鋁小麥品種ET8和鋁敏感品種ES8為試驗材料，通過對生長素和蛋白抑制劑對鋁誘導的小麥根尖蘋果酸分泌影響的研究，闡明了鋁誘導的小麥蘋果酸分泌與MAPKs信號途徑的關系;通過對鋁脅迫下生長素和蛋白抑制劑對根尖細胞中ARF2和LAA Protein表達量影響的研究，初步揭示了鋁脅迫與小麥體內生長素信號

2、轉導系統(tǒng)的關系;通過對根尖細胞中MAPK12和MAPK14對鋁脅迫和生長素響應的研究，初步探討了MAPKs信號途徑與鋁脅迫和生長素的關系。主要研究內容包括：
　?、配X脅迫下蛋白抑制劑和外源IAA對不同耐鋁型小麥品種蘋果酸分泌的影響。不同濃度鋁處理試驗表明鋁處理可誘導小麥分泌蘋果酸，Al(50μmol·L-1)處理對小麥分泌蘋果酸有顯著的促進作用。單獨的IAA處理對小麥蘋果酸的分泌無顯著作用，但在有鋁條件下，則可顯著促進小麥蘋果酸的

3、分泌。無鋁條件下，與空白處理相比，蛋白抑制劑PAO(5，10μmol·L-1)和CHX(1，5μmol·L-1)對小麥根尖蘋果酸分泌無顯著影響。與鋁處理(50μmol·L-1)相比，蛋白抑制劑與鋁(50μmol·L-1)共處理24h，PAO和CHX均可顯著抑制ET8和ES8蘋果酸的分泌，且該抑制作用隨著蛋白抑制劑濃度的升高而增強。A150處理時，與無IAA處理相比，IAA與PAO(CHX)共處理可顯著促進ET8和ES8分泌蘋果酸。以上試

4、驗表明了IAA參與了小麥根尖蘋果酸的分泌，并初步表明MAPKs信號途徑可能參與鋁脅迫下小麥根尖蘋果酸的分泌。
　　⑵鋁脅迫下蛋白抑制劑和外源IAA對不同耐鋁型小麥品種根尖細胞中ARF2和IAAProtein基因表達的影響。ARF和AUX/IAA蛋白在原初生長素響應的基因中起轉錄子的作用。IAA響應需要AUX/IAA抑制子的降解，而該反應會引起ARF轉錄因子的釋放并調控目的基因。1）鋁處理可提高ARF2在ET8根尖細胞中的表達量，降

5、低ARF2在ES8中的表達量;降低IAA Protein在ET8和ES8根尖細胞中的表達量。2）無論有鋁還是無鋁條件下，IAA(50μmol·L-1)處理均可顯著降低ET8和ES8中ARF2和IAA Protein的表達量。3）與Al(50μmol·L-1)相比，A1(50μmol·L-1)與PAO(5，10μmol·L-1)共處理時，ET8和ES8中ARF2和IAA Protein的表達量均顯著降低，表明PAO可抑制ARF2和LAA

6、Protein的表達，且高濃度(10μmol·L-1)的抑制作用較低濃度(5μmol·L-1)強。4）與無IAA處理相比，IAA(50μmol·L-1)、Al(50μmol·L-1)和PAO(5，10μmol·L-1)共處理時， ET8和ES8中ARF2和IAA Protein的表達量顯著降低，再次表明IAA可抑制ARF2和IAA Protein的表達。
　?、卿X脅迫下不同耐鋁小麥品種根尖細胞中MAPK12和MAPK14對外源IA

7、A和蛋白抑制劑的響應。MAPK12參與植物的干旱、鹽脅迫，激素及重金屬脅迫調控過程。MAPK14則參與調控植物的干旱、激素及鹽脅迫過程。不同耐鋁型小麥根尖細胞中MAPK12的表達量均隨鋁濃度(0，50，100μmol·L-1)的升高而降低，MAPK14的表達量則隨鋁濃度的升高而升高。Al(50μmol·L-1)處理是，隨處理時間的延長(0，12，24 h)，ET8和ES8中MAPK12的表達量逐漸下降，MAPK14的表達量升高。說明鋁處

8、理可抑制MAPK12的表達，表現(xiàn)為劑量、時間依賴性下調。鋁處理可抑制MAPK14的表達，表現(xiàn)為劑量、時間依賴性上調。無鋁條件下，IAA(50μmol·L-1)可顯著抑制ET8和ES8中MAPK12的表達，促進MAPK14的表達。IAA(50μmol·L-1)與A1(50μmol·L-1)共處理24h時，與Al(50μmol·L-1)相比，MAPK12的表達量有顯著的降低，而MAPK14的表達量則沒有顯著變化。Al(50μmol·L-1)

9、處理時，蛋白抑制劑PAO可顯著促進ET8和ES8根尖細胞中MAPK12的表達，低濃度(5μmol·L-1)的促進作用較高濃度(10μmol·L-1)強。對MAPK14而言，PAO與Al(50μmol·L-1)共處理可顯著抑制其在ET8和ES8中的表達，且高濃度(10μmol·L-1)的抑制作用較強。IAA(50μmol·L-1)、Al(50μmol·L-1)和PAO(5，10μmol·L-1)共處理時，相比于無IAA處理，MAPK12和