小麥葉片伸生長對干旱脅迫的響應(yīng)與擴(kuò)散蛋白關(guān)系研究.pdf

1、干旱是作物生長發(fā)育過程中常常遇到的逆境脅迫之一。近年來，由于氣候變化導(dǎo)致的旱害越來越頻繁。小麥?zhǔn)且环N世界性的糧食作物，其生長和產(chǎn)量直接關(guān)系到人類糧食的供給。然而，干旱脅迫能夠嚴(yán)重抑制小麥的正常生長發(fā)育及其產(chǎn)量。葉片是制造碳水化合物的主要器官，小麥生長和籽粒灌漿所需的有機(jī)質(zhì)主要由葉片供應(yīng)，因此，了解小麥葉片生長規(guī)律及其對干旱脅迫的響應(yīng)，對于葉片生長調(diào)控好小麥生產(chǎn)具有重要意義。
　　葉片的生長主要涉及到細(xì)胞分裂及細(xì)胞伸長，而且細(xì)胞的伸

2、長生長比細(xì)胞分裂對干旱脅迫更為敏感。細(xì)胞的伸長生長取決于細(xì)胞的膨壓、細(xì)胞壁的松弛和細(xì)胞壁物質(zhì)的合成。由于伸長區(qū)域細(xì)胞的膨壓比較穩(wěn)定，因此調(diào)節(jié)植物生長的主要因素是細(xì)胞壁的松弛和延展性。
　　擴(kuò)展蛋白(Expansin)是一種細(xì)胞壁蛋白，在調(diào)節(jié)組織生長和細(xì)胞壁分化中發(fā)揮重要作用。已有許多研究報(bào)道，擴(kuò)展蛋白幾乎參與了植物的整個(gè)生長發(fā)育進(jìn)程。同時(shí)，有研究證明，擴(kuò)展蛋白參與對外界非生物脅迫的響應(yīng)。
　　在本研究中，我們選擇了兩個(gè)抗旱性

3、不同的小麥品系，分別為干旱不敏感型品系HF9703和干旱敏感型品系921842，通過PEG模擬干旱脅迫處理，以小麥幼苗第三葉片為模式，研究干旱脅迫下擴(kuò)展蛋白在小麥幼苗葉片細(xì)胞伸長生長的作用，分析擴(kuò)展蛋白在小麥抗旱性中的功能。主要結(jié)論如下:
　　1、在小麥葉片發(fā)育過程中擴(kuò)展蛋白活性變化與小麥第三葉的相對伸長速率相一致，在第三葉生長的第6到8天擴(kuò)展蛋白活性較高。同時(shí)，5個(gè)擴(kuò)展蛋白基因的表達(dá)在第6天達(dá)到最大表達(dá)水平，而這一時(shí)期小麥第三葉

4、的細(xì)胞長度也達(dá)到最大值，表明擴(kuò)展蛋白與小麥葉片的生長密切相關(guān)。
　　2、不同程度水分脅迫處理后，小麥葉片生長受到不同程度抑制，酸誘導(dǎo)的細(xì)胞壁延伸性以非劑量依賴模式降低。然而，輕度水分脅迫下擴(kuò)展蛋白活性上調(diào)，特別是在中部40-80mm葉段。但中度和重度水分脅迫使擴(kuò)展節(jié)蛋白活性下調(diào)。同時(shí)，細(xì)胞壁對外源擴(kuò)展蛋白的敏感性隨水分脅迫程度的增加表現(xiàn)為持續(xù)升高。盡管酸誘導(dǎo)的細(xì)胞壁延伸性被水分脅迫下調(diào)，但在嚴(yán)重水分脅迫下能維持在一定的水平，這可能

5、是水分虧缺增加了細(xì)胞壁對外源擴(kuò)展蛋白的敏感性造成的。小麥葉片經(jīng)過輕度水分脅迫及復(fù)水處理后的生長速率顯著高于對照，但在中度和重度水分脅迫下沒有觀察到加速生長的現(xiàn)象。這可能與輕度干旱脅迫下增加的擴(kuò)展蛋白活性及擴(kuò)展蛋白基因的表達(dá)有關(guān)。結(jié)果表明擴(kuò)展蛋白活性和細(xì)胞壁對外源擴(kuò)展蛋白的敏感性均參與了小麥葉片對水分脅迫的適應(yīng)。
　　3、在輕度干旱脅迫下，抗旱性強(qiáng)的HF9703的小麥葉片生長抑制了13.1％，而干旱敏感型的921842生長被抑制了2

6、6％，是HF9703的2倍。HF9703在輕度和中度水分脅迫處理的前期有一個(gè)上升的相對伸長速率，并在處理后期仍能維持一定的相對伸長速率，而此時(shí)正常水分條件下的相對伸長速率已趨于零。然而，921842在干旱脅迫處理下相對伸長速率持續(xù)下降，并在處理后期相對伸長速率基本趨于零。通過檢測發(fā)現(xiàn)，無論是在正常水分條件下還是干旱條件下HF9703的擴(kuò)展蛋白活性和擴(kuò)展蛋白基因的表達(dá)水平均高于921842。結(jié)果表明HF9703的抗旱性較921842的抗旱