CO2加富環(huán)境下番茄對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)及機(jī)制探討.pdf

1、在我國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，CO2加富正日漸成為人們控制設(shè)施環(huán)境、調(diào)控作物生長發(fā)育的重要手段。在設(shè)施CO2加富過程中，高溫現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。然而關(guān)于CO2加富環(huán)境下植物對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)及其內(nèi)在生理與分子機(jī)制卻不甚清楚。本文以番茄品種Condine Red(CR)、Ailsa Craig(AC)和它的脫落酸(ABA)合成部分缺失突變體notabilis（not）為材料，研究CO2加富誘導(dǎo)的高溫脅迫抗性與ABA、 redox、一氧化氮(NO)和

2、過氧化氫(H2O2)的關(guān)系，所取得的主要結(jié)果如下:
　　1、研究了CO2加富及外源信號(hào)物質(zhì)在番茄響應(yīng)高溫脅迫中的作用。以番茄為材料，研究了CO2加富環(huán)境對(duì)植物高溫脅迫抗性的影響及其與抗逆信號(hào)分子的關(guān)系。結(jié)果表明，CO2加富處理能顯著緩解高溫脅迫(42℃)下番茄生長、葉片光系統(tǒng)Ⅱ有效光化學(xué)效率(Phi PSⅡ)的下降和葉片相對(duì)電導(dǎo)率的上升。外源施用ABA、NO及H2O2顯著增加了番茄對(duì)高溫的抗性，而CO2加富處理植株中內(nèi)源NO及H2

3、O2含量也顯著上升。因此推測(cè)ABA、NO和H2O2可能參與了CO2環(huán)境下番茄植株對(duì)高溫的抗性反應(yīng)。
　　2、研究了ABA在CO2加富誘導(dǎo)的高溫脅迫抗性中的作用。以番茄品種Ailsa和not為材料，對(duì)ABA激素是否參與CO2加富環(huán)境誘導(dǎo)的植物高溫抗性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在兩種基因型材料中，高溫脅迫均顯著降低了葉片Phi PSⅡ，導(dǎo)致葉片相對(duì)電導(dǎo)率上升。這種變化在not中更加明顯，表明內(nèi)源ABA參與植物的高溫抗性過程。CO2加富處理

4、均能顯著緩解Ailsa和not對(duì)高溫脅迫的傷害，降低了高溫脅迫導(dǎo)致的電解質(zhì)滲透率的增加，表明CO2加富誘導(dǎo)的高溫脅迫抗性不依賴于ABA。此外，CO2加富增加了高溫脅迫下抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化氫酶(CAT)、氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽還原酶(GR)等抗氧化酶的活性及基因的表達(dá)，使體內(nèi)抗壞血酸(ASA)及谷胱甘肽(GSH)維持在更加還原的水平。因此認(rèn)為CO2加富環(huán)境下植物高溫脅迫抗性的提高和ABA無關(guān)，而可能和細(xì)胞內(nèi)re

5、dox變化有關(guān)。
　　3、研究了redox信號(hào)在CO2加富誘導(dǎo)的高溫脅迫抗性中的作用。采用外源噴施和基因沉默的方法研究了NO和H2O2介導(dǎo)的redox信號(hào)在CO2加富緩解植物高溫脅迫中的作用。外源NO和H2O2均能顯著提高正常和加富CO2濃度下番茄植株對(duì)高溫的抗性，NO的化學(xué)猝滅劑cPTIO施用及NO合成相關(guān)基因硝酸還原酶(NR)沉默條件下，CO2加富仍然能夠緩解高溫脅迫。而H2O2的猝滅劑二甲基硫脲(DMTU)以及H2O2合成相

6、關(guān)基因煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸(NAPDH)氧化酶（RBOH1）沉默后CO2加富的高溫抗性效應(yīng)消失，表明H2O2而非NO信號(hào)在介導(dǎo)CO2加富環(huán)境誘導(dǎo)的高溫抗性反應(yīng)中具有重要作用。通過透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)CO2加富下H2O2主要在葉肉細(xì)胞細(xì)胞壁的間隙積累。通過基因沉默、氣孔運(yùn)動(dòng)、基因表達(dá)、western印跡等研究發(fā)現(xiàn)，CO2加富下H2O2通過降低氣孔開度和增強(qiáng)熱休克蛋白70(HSP70)表達(dá)，參與了CO2加富誘導(dǎo)的番茄高溫脅迫抗性。