瓠瓜砧木嫁接提高西瓜幼苗耐鹽性的生理機制研究.pdf

1、隨著我國設(shè)施園藝的迅速發(fā)展，設(shè)施栽培中的土壤次生鹽漬化問題日益突出，已成為限制蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙。西瓜（CitrulluslanatusMansfeld）是世界性的重要瓜類蔬菜作物，也是我國栽培面積大、種植范圍廣的主要瓜類蔬菜之一。近年來，土壤鹽漬化嚴重影響了西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，阻礙著西瓜設(shè)施栽培的可持續(xù)發(fā)展。瓠瓜砧木嫁接是提高西瓜耐鹽性，克服土壤鹽漬化的一項有效的措施。本研究采用營養(yǎng)液栽培，以瓠瓜‘超豐抗生王’（Lagenariasi

2、cerariaStandl.）為砧木，小型西瓜‘秀麗’為接穗，探討了100mMNaCl脅迫下瓠瓜砧木嫁接提高西瓜幼苗耐鹽性的蛋白質(zhì)組學(xué)基礎(chǔ)及其相關(guān)的生理機制。主要結(jié)果如下:
　　對照條件下，瓠瓜砧木嫁接可促進西瓜幼苗的生長，提高葉片可溶性蛋白含量，改變?nèi)~片可溶性蛋白表達圖譜，分子量約為109.6、107.4、69.1、31.3和14.9kDa的表達明顯增強;鹽脅迫下，瓠瓜砧木嫁接苗具有較高的生物量和可溶性蛋白含量，自根嫁接苗和砧木

3、嫁接苗葉片可溶性蛋白SDS-PAGE圖譜有明顯差異，表明砧木嫁接苗可改變西瓜植株可溶性蛋白的表達，使得自根嫁接苗和砧木嫁接苗在鹽脅迫下具有一些不同的蛋白響應(yīng)機制，提高了西瓜幼苗的耐鹽性。
　　NaCl脅迫下西瓜自根嫁接苗和瓠瓜砧木嫁接苗葉片蛋白質(zhì)組學(xué)研究結(jié)果顯示有40個差異蛋白對砧木嫁接和/或鹽脅迫做出了響應(yīng)，這些蛋白質(zhì)與卡爾文循環(huán)、氨基酸生物合成、碳代謝和能量代謝、活性氧防御、激素生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，且大多數(shù)受砧木嫁接上調(diào)或

4、者受鹽脅迫調(diào)節(jié)，與卡爾文循環(huán)、氨基酸、赤霉素和類胡蘿卜素以及過氧化物酶體類生物合成、糖酵解途徑和三羧酸循環(huán)有關(guān)的關(guān)鍵酶表達的增強可能對砧木嫁接苗耐鹽性的提高起到了重要的作用;另外，富合亮氨酸的蛋白激酶和磷脂酶可能在響應(yīng)砧木嫁接和鹽脅迫的胞內(nèi)胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面起到了重要的作用。
　　NaCl脅迫下，西瓜自根嫁接苗和砧木嫁接苗凈光合速率(Pn)的下降均由氣孔限制和非氣孔限制共同引起。自根嫁接苗的非氣孔限制更為嚴重，光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)反應(yīng)

5、中心受損，類囊體基粒片層結(jié)構(gòu)紊亂，核酮糖-1，5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)初始活性、最大羧化效率（Vc，max），核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)最大再生能力（Jmax）和RuBP再生關(guān)鍵酶基因，包括核酮糖-3-磷酸異構(gòu)酶(TPI)、果糖-1，6-二磷酸醛縮酶（FBPA）、景天庚酮糖-1，7-二磷酸酶（SBPase）和核酮糖-5磷酸激酶（PRK）等基因的轉(zhuǎn)錄水平被下調(diào)，光合碳同化進程受到了嚴重抑制;砧木嫁接苗通過維持較高的

6、Rubisco初始活性、Vc，max和Jmax，增加RBCL蛋白水平，具有較高的TPI、FBPA、SBPase和PRK的表達水平，維持了較高的CO2固定效率，保證了卡爾文循環(huán)所需RuBP的持續(xù)再生，因而具有較高的Pn，可緩解鹽脅迫對西瓜幼苗光合速率的抑制。
　　與西瓜根系相比，瓠瓜砧木根系具有更高的NO3-吸收速率，表現(xiàn)出更強的氮(N)素吸收能力。NaCl脅迫下，自根嫁接苗葉片中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量顯著上升，NO3-吸收速率和葉片總

7、N含量顯著下降，硝酸還原酶(NR)、亞硝酸還原酶(NiR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶（GOGAT）活性明顯受到抑制;與之相反，砧木嫁接苗葉片中硝態(tài)氮含量、GS和GOGAT活性下降，銨態(tài)氮、總N含量和NR活性明顯提高。鹽脅迫下，砧木嫁接苗葉片中銨態(tài)氮含量明顯低于自根嫁接苗，谷氨酸脫氫酶(GDH)活性和同工酶表達均明顯高于自根嫁接苗。這些結(jié)果說明，砧木嫁接促進了西瓜幼苗N素的吸收，提高了氮素同化關(guān)鍵酶活性，在逆境環(huán)境下西瓜幼苗銨同

8、化GS/GOGAT途徑受阻時，可利用GDH途徑促進銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化，緩解銨毒害。
　　NaCl脅迫下，瓠瓜砧木嫁接苗能將大部分Na+隔離在瓠瓜根系中，維持西瓜植株體內(nèi)較高的K+含量和K+/Na+比值，有效防止葉片離子毒害的發(fā)生。NaCl脅迫顯著改變西瓜幼苗體內(nèi)內(nèi)源激素的合成、運輸、降解和分布，破壞了它們的穩(wěn)態(tài)平衡。NaCl脅迫下，自根嫁接苗和砧木嫁接苗均能增加葉片脫落酸(ABA)含量來調(diào)節(jié)氣孔導(dǎo)度(Gs)，減少蒸騰損失;與自根嫁接苗相