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不同盐碱胁迫对棉花离子组稳态及Na+相关基因表达影响

         
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cqvip:【目的】维持细胞内离子稳态是作物重要的耐盐机制之一。研究不同盐碱胁迫下棉花离子组响应特征和耐盐基因表达的差异,为深入认识棉花耐盐机理和提高棉花耐盐性提供依据。【方法】以鲁棉研24号为试验材料,在盆栽控制条件下设置3种盐碱胁迫类型(盐胁迫、碱胁迫和复合盐碱胁迫)和2个梯度水平(低盐碱和高盐碱),并以无盐碱胁迫处理为对照。测定棉花植株干物质质量以及根系形态指标根长、根表面积和根体积。采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定棉花各器官P、Na、K、Ca、Mg等13种元素含量,并采用实时荧光定量聚合酶链式反应技术测定了耐盐相关基因GhDFR1、GhSOS1、GhNHX1和GhAKT1的相对表达量。【结果】1)不同盐碱胁迫显著抑制棉花生长,复合盐碱胁迫棉花生长抑制率(48.7%~57.9%)显著高于盐胁迫(27.6%~49.9%)和碱胁迫(21.2%~35.5%)。盐胁迫和复合盐碱胁迫下,棉花地上部和根系生长均显著受抑制,地上部干物质质量、根长、根表面积和根体积显著降低;而碱胁迫对根系的抑制作用相对较小。2)3种盐碱胁迫下,棉花体内Na含量显著增加;各器官Mo含量也均显著增加,叶片和根系N含量降低。3)盐胁迫下,棉花Ca、Mg、Fe、Mn、Zn吸收受抑制,通过促进这些离子以及P、K的转运,维持体内离子平衡。4)碱胁迫下,除Ca、Mg、Fe、Mn、Zn以外,P的吸收也受到抑制,但K的吸收以及P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn向地上部转运受到促进。5)复合盐碱胁迫尤其是高盐和pH值环境下,主要营养元素吸收均受抑制,Ca、Mg、Zn、Mn、Fe转运能力降低。6)盐胁迫下,GhSOS1和GhAKT1基因相对表达量显著增加,在碱胁迫和复合盐碱胁迫下呈先增后降趋势;3种盐碱胁迫下,表现为碱>盐>复合盐碱胁迫。GhNHX1基因相对表达量随土壤盐碱度增加先增后降,表现为盐>碱>复合盐碱。【结论】复合盐碱胁迫由于高盐度和pH叠加效应显著抑制棉花生长和离子吸收,制约P、K、Ca、Mg、Zn、Mn、Fe向地上部转运,使棉花K、Na离子调控能力下降导致离子失衡。

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