發(fā)布時間：2020-11-22 01:47

【摘要】：鈣參與調控有機體內的信號轉導和生長發(fā)育,是植物生命活動必需的營養(yǎng)元素之一。巖石圈中鈣元素含量雖然豐富,但多以CaCO_3等不溶性鈣的形式存在,植物無法直接吸收利用,導致作物產量和質量下降,因此,探索解決土壤缺鈣及不溶性鈣脅迫的方法迫在眉睫。木霉菌(Trichoderma spp.)可以促進植物生長、提高植物抗逆性,是目前備受關注、應用潛力巨大的植物根際益生真菌。本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn),缺鐵條件下棘孢木霉菌(Trichoderma asperellum)Q1可以產生嗜鐵素來螯合環(huán)境中的不溶性鐵以供植物吸收利用,還能夠提高擬南芥根部生長素的含量,促進植物生長,但尚未有研究表明鈣脅迫下棘孢木霉對植物的促生作用及促生機制。本研究在明確了鈣能夠影響擬南芥生長的基礎上,發(fā)現(xiàn)接種棘孢木霉菌T6后可以促進鈣脅迫下擬南芥的生長,進而測定了棘孢木霉菌T6在可溶性鈣(CaCl_2)和不溶性鈣(CaCO_3)條件下的嗜鐵素和IAA產量變化,以及CaCl_2、NaCl和pH對T6嗜鐵素合成關鍵基因(SidA)與鈣調磷酸酶催化亞基基因(CnA)表達量的影響,初步明確了棘孢木霉菌在鈣脅迫下對擬南芥的促生機制以及嗜鐵素合成與鈣調磷酸酶途徑之間的調控關系。具體結果如下:(1)測定了不同濃度的可溶性鈣和不溶性鈣對擬南芥種子的萌發(fā)、擬南芥DR5::GFP轉基因型的根長及根部內源性IAA含量的影響。結果表明,鈣離子濃度在1 mmol/L~3mmol/L時有利于擬南芥種子萌發(fā)、根系生長和根部內源性IAA的產生,鈣離子濃度過高和過低以及添加不溶性鈣(CaCO_3)時均對植物生長產生抑制作用。(2)為進一步研究鈣對擬南芥根部IAA含量的影響,本文首次利用qRT-PCR技術分析了低鈣和碳酸鈣脅迫對擬南芥根部生長素基因(YUCs)相對表達量的影響,結果表明,鈣脅迫抑制了擬南芥根部YUCs基因的表達,該結果與用DR5::GFP轉基因型得到內源IAA熒光強度的降低是一致的。(3)利用擬南芥DR5::GFP轉基因型研究了在低鈣和CaCO_3脅迫下接種棘孢木霉菌T6對擬南芥根長及其根部內源性IAA含量(即熒光強度)的影響,結果顯示,接種棘孢木霉T6能促進擬南芥的根長,與對照相比,擬南芥根長分別增加了75.31%(0.5 mmol/LCa~(2+))、55.91%(0.5 g CaCO_3)以及88.94%(1 g CaCO_3),根部內源性IAA含量也顯著增加。表明棘孢木霉T6可以通過提高擬南芥體內IAA的含量緩解鈣脅迫對植物的危害,促進植物生長。(4)測定了不同鈣濃度對棘孢木霉T6的嗜鐵素和IAA產量影響,結果表明,低鈣及CaCO_3脅迫均可促進T6嗜鐵素的產生,最終含量分別提高了9.40%(0.5 mmol/L Ca~(2+))、2.95%(0.5 g CaCO_3)和3.2%(1 g CaCO_3),但對其IAA的產量無顯著影響。初步推測鈣脅迫對棘孢木霉菌T6嗜鐵素的促進可能是其促生機制之一。(5)由于鈣調磷酸酶基因的表達與菌體的抗逆能力有關,本文利用半定量PCR技術研究了在NaCl、CaCl_2以及pH等非生物脅迫對棘孢木霉T6 SidA基因與CnA基因表達的影響,以探明脅迫因子對嗜鐵素產量的調控關系。結果表明,高濃度氯化鈉和高pH脅迫能抑制SidA基因的表達,提高CnA基因的表達;低鈣脅迫下SidA基因表達上調,而CnA基因的表達下調,由此表明,SidA基因與CnA基因的表達存在一定的負調控關系。這一發(fā)現(xiàn)初步表明,非生物脅迫因子可能是通過鈣調磷酸酶途徑影響嗜鐵素生物合成的,為今后深入探討棘孢木霉菌T6抗逆境脅迫以及嗜鐵素的合成機制提供了一定的參考和借鑒。
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2020
【分類號】：Q945.78
【圖文】：

山東師范大學碩士學位論文16圖2-1CaCl2對擬南芥種子萌發(fā)率的影響Fig.2-1EffectsofCaCl2onseedgerminationrateofArabidopsisthaliana2.1.2CaCO3對擬南芥種子萌發(fā)率的影響用牙簽將消毒后的擬南芥種子種至不同CaCO3處理的1/2MS平板中，春化培養(yǎng)，每24h測量一次發(fā)芽率（當胚根通過種皮突出時，種子計為發(fā)芽）。由圖2-2可知，CaCO3的增加抑制了擬南芥種子的萌發(fā)率，且CaCO3含量越高，抑制作用越明顯，即擬南芥種子的萌發(fā)率與CaCO3含量呈負相關。正常條件下種子萌發(fā)率為53.66%，當碳酸鈣含量為1g/100mL時，種子萌發(fā)率為40.17%，低于空白對照25.14%。

山東師范大學碩士學位論文17圖2-2CaCO3對擬南芥種子萌發(fā)率的影響Fig.2-2EffectsofCaCO3onseedgerminationrateofArabidopsisthaliana2.2鈣離子對擬南芥根長及根部內源性IAA的影響2.2.1鈣離子對擬南芥根長影響用牙簽將消毒后的擬南芥種子點至1/2MS平板中，待種子萌發(fā)并長出兩片真葉后，選取長勢相同的擬南芥幼苗，移栽至不同處理的培養(yǎng)基中，5d后測量擬南芥根長，結果如圖2-3所示，當氯化鈣濃度為0.5mmol/L、1mmol/L、3mmol/L以及5mmol/L時，相比于對照組擬南芥根長分別增加了4.8%、28.92%、25.00%和8.74%。但當氯化鈣濃度達到10mmol/L時，對擬南芥生長產生了抑制作用，與空白對照相比，擬南芥根長減少了21.52%。整體來看，當氯化鈣濃度為1mmol/L時，擬南芥根長最長，3mmol/L次之。上述結果表明，擬南芥生長的鈣離子最適濃度為1mmol/L，鈣離子含量過低會產生脅迫作用，抑制擬南芥的生長。

山東師范大學碩士學位論文18圖2-3CaCl2對擬南芥根長的影響Fig.2-3EffectsofCaCl2onrootlengthofArabidopsisthaliana2.2.2鈣離子對擬南芥DR5::GFP轉基因型根部IAA含量的影響選取長勢相同的擬南芥幼苗，移栽至不同濃度鈣離子的培養(yǎng)基中，5d后在激光共聚焦顯微鏡下觀察熒光強度，并進行線性和平均熒光強度分析。圖2-4為擬南芥根部熒光照片，a-f鈣離子濃度依次為0mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、10mmol/L。圖2-5為圖2-4所對應的擬南芥熒光線性掃描圖。由圖可知，當鈣離子濃度為1mmol/L與3mmol/L時，擬南芥根部熒光最亮，即當鈣離子濃度為1mmol/L與3mmol/L時擬南芥根部IAA含量最高。鈣離子濃度為5mmol/L時次之，其次是0.5mmol/L處理組，而鈣離子濃度為10mmol/L時，擬南芥熒光亮度最低，即擬南芥根部的IAA含量最低。綜上所述，鈣離子濃度為1-3mmol/L時可以促進擬南芥根部IAA的合成，低鈣脅迫抑制了擬南芥根部IAA生成，但隨著鈣離子濃度的增加，擬南芥根部IAA的合成受到抑制。
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本文編號：2893918