水稻是谷類作物中對(duì)根際土壤鹽分比較敏感的植物。鹽脅迫引起的滲透脅迫、離子脅迫以及激素(乙烯)脅迫可抑制水稻生長(zhǎng)及發(fā)育,而乙烯釋放量增加又會(huì)影響水稻強(qiáng)勢(shì)粒與弱勢(shì)粒的發(fā)育。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)可通過(guò)抑制乙烯與受體的結(jié)合降低植物乙烯釋放量。目前1-MCP對(duì)鹽脅迫下水稻生長(zhǎng)特征及籽粒發(fā)育特性的影響尚未有研究報(bào)道。因此,本研究通過(guò)解析鹽脅迫環(huán)境下水稻生理生化特征及相關(guān)蛋白表達(dá),明確鹽漬區(qū)水稻產(chǎn)量潛力低、植株耐鹽性能差的內(nèi)在機(jī)理,并通過(guò)1-MCP調(diào)控水稻強(qiáng)勢(shì)粒、弱勢(shì)粒發(fā)育特征來(lái)提高鹽漬區(qū)水稻產(chǎn)量潛力,促進(jìn)鹽漬區(qū)土壤資源的高效利用。盆栽試驗(yàn)于2016-2017年在中國(guó)水稻研究所溫室進(jìn)行。試驗(yàn)一為水稻品種與鹽脅迫交互影響水稻耐鹽性能及蛋白表達(dá)試驗(yàn)。水稻品種為兩優(yōu)培九(秈稻)與日本晴(粳稻);鹽脅迫水平包括0(對(duì)照,CK),1.5 g NaCl/kg干土(低度鹽脅迫,LS),4.5 g NaCl/kg干土(中度鹽脅迫,MS)以及7.5 g NaCl/kg干土(重度鹽脅迫,HS)。試驗(yàn)二為1-MCP對(duì)不同水稻品種鹽脅迫緩解效應(yīng)的生理生化機(jī)理試驗(yàn),1-MCP處理包括水稻孕穗中期施用1-MCP以及不施用1-MCP,水稻品種及鹽脅迫水平同試驗(yàn)一。研究結(jié)果表明,鹽脅迫抑制了水稻出苗率,降低了水稻苗期及分蘗盛期的生長(zhǎng)特征參數(shù)。日本晴未能在HS水平下存活。鹽脅迫也在一定程度上降低了供試水稻劍葉光合活力,并且鹽脅迫對(duì)日本晴光合活力的抑制作用高于兩優(yōu)培九�；谒靖晌镏叵陆邓俾史治霰砻�,苗期與分蘗盛期的兩優(yōu)培九在HS水平下分別屬于對(duì)鹽脅迫中等耐受及耐受水平,而日本晴在HS水平下屬于對(duì)鹽脅迫敏感水平。兩優(yōu)培九對(duì)鹽分的耐性高于日本晴。水稻孕穗中期施用1-MCP可降低水稻籽粒,尤其顯著降低弱勢(shì)粒的乙烯釋放量,并可顯著提升水稻弱勢(shì)粒的灌漿速率。與不施用1-MCP相比,施用1-MCP的供試水稻劍葉光合速率、氣孔導(dǎo)度、呼吸速率、SPAD值以及葉面積指數(shù)均有較大幅度提高。1-MCP對(duì)兩優(yōu)培九灌漿速率及籽粒重量的提升作用優(yōu)于日本晴。與不施用1-MCP相比,施用1-MCP的兩優(yōu)培九在CK、LS、HS水平下的產(chǎn)量分別提升35.6%、37.6%和35.3%。結(jié)果表明,1-MCP可顯著提升鹽脅迫下水稻劍葉光合特征及籽粒灌漿速率,尤其對(duì)水稻弱勢(shì)粒的提升作用具有顯著優(yōu)勢(shì)。鹽脅迫增加水稻植株乙烯釋放量,而水稻孕穗中期施用1-MCP可顯著降低植株乙烯釋放量。施用1-MCP可改善水稻葉片生化特征,包括提高超氧化物歧化酶活性、葉綠素含量、脯氨酸含量和蛋白質(zhì)合成等,降低葉片丙二醛、H_2O_2含量,進(jìn)而提高鹽脅迫下供試水稻干物重等。結(jié)果表明,1-MCP可用于改善鹽脅迫下水稻生理、生長(zhǎng)及生化特征參數(shù),可作為提升鹽漬區(qū)土壤及水稻生產(chǎn)力的重要改良措施。隨鹽脅迫水平提高,日本晴的劍葉細(xì)胞膜透性要高于兩優(yōu)培九。鹽脅迫也顯著降低了供試水稻根系活力以及劍葉的蛋白表達(dá)。鹽脅迫對(duì)兩優(yōu)培九根系活力的抑制作用輕于日本晴處理。ITRAQ蛋白定量分析表明,與CK相比,LS、MS、HS處理的兩優(yōu)培九葉片分別有28、368和491個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá);與LS相比,MS和HS處理的兩優(yōu)培九葉片分別有425和541個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá);與MS相比,HS處理的兩優(yōu)培九葉片有324個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)。日本晴在HS鹽脅迫水平下未能存活。與CK相比,LS和MS處理的日本晴葉片分別有239和337個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá);與LS相比,MS處理的日本晴葉片有328個(gè)蛋白上調(diào)表達(dá)。鹽脅迫水平下,兩優(yōu)培九葉片蛋白上調(diào)表達(dá)量高于日本晴處理,這可能是兩優(yōu)培九耐鹽性能優(yōu)于日本晴處理的原因。
【學(xué)位單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S511


本文編號(hào)：2822915