銀白楊對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)研究

摘要：[目的]以銀白楊為研究對(duì)象，探究干旱脅迫對(duì)其生長發(fā)育的影響，為解析多年生林術(shù)響應(yīng)干旱脅迫的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。[方法]對(duì)生長在士里5周左右的銀白楊幼苗進(jìn)行干旱脅迫處理，通過觀察其生長狀態(tài)，測定與干旱脅迫相關(guān)生理指標(biāo)以及檢測相關(guān)基因表達(dá)情況，探究銀白楊對(duì)干旱脅迫的耐受能力。[結(jié)果]對(duì)銀白楊植株進(jìn)行干旱處理8d后，其葉片含水量明顯下降、氣孔開度變小；ROS含量明顯上升，體內(nèi)ABA積累、而與生長相關(guān)的IAA含量下降，與干旱脅迫相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)。[結(jié)論]通過多角度探究銀白楊對(duì)干旱脅迫的耐受性，銀白楊幼苗在干旱處理8 d后其生長受到顯著抑制，建議及時(shí)澆水。

關(guān)鍵詞：銀白楊；干旱脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S722.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-1498（2024）04-0166-08

植物在生長發(fā)育過程中會(huì)遭受多種生物與非生物脅迫，其中干旱脅迫是植物面臨的主要非生物脅迫之一。在干旱脅迫下，植物體內(nèi)活性氧（ROS，reactive oxygen species）等次生代謝物積累，損傷植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)；影響植物體內(nèi)葉綠素合成，植物光合能力減弱；影響植物生長發(fā)育，降低植物產(chǎn)量。研究植物響應(yīng)干旱脅迫的分子機(jī)制，提高植物抗旱性，對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

植物響應(yīng)干旱脅迫的生理和分子機(jī)制在模式植物擬南芥和作物中研究較多、較深入，研究表明，在22℃，12 h光照/12 h黑暗條件生長3周的擬南芥，停止?jié)菜珊堤幚砑s2周，觀察表型發(fā)現(xiàn)野生型擬南芥生長未受到影響；同樣的生長條件，生長10 d的單子葉植物玉米，停止?jié)菜蠹s一周，可以觀察到葉片萎蔫。多年生木本植物由于個(gè)體大、世代周期長等原因，使得其生理和分子機(jī)制的研究相對(duì)困難；同時(shí)，由于多年生木本植物具有規(guī)律的生長周期、次生維管組織復(fù)雜等特性，其生物學(xué)特性與一年生草本植物的差異非常大。因此，以多年生林木為研究對(duì)象，探究其對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)機(jī)制，不僅能夠?yàn)榱帜卷憫?yīng)干旱脅迫的研究提供理論基礎(chǔ)，也有助于科學(xué)培育苗木，為培育耐旱林木新品種提供理論支撐。

中國是森林資源貧乏的國家，每年國家需要進(jìn)口大量木材才能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)，通過使用豐產(chǎn)栽培方式種植速生樹種，是在短期內(nèi)解決國家木材短缺的重要途徑。楊樹用途廣泛，不僅用于防護(hù)林、生態(tài)林建設(shè)，也用于工業(yè)用材。在毛果楊中研究發(fā)現(xiàn)，PtrSWRA復(fù)合體所催化的H3K4me3修飾，對(duì)于維持楊樹的耐旱性具有至關(guān)重要的作用；在歐美雜交楊中研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下PdGNC的表達(dá)升高，PdGNC能夠直接上調(diào)PdHXK1表達(dá)，激活的PdHXK1進(jìn)而增加己糖激酶活性來促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞中NO和H2O2的積累，觸發(fā)氣孔關(guān)閉，從而提高植株水分利用率和干旱耐受性。作為白楊派的銀白楊，廣泛分布于我國西北、華北等地，其樹干通直，成材快，但在其生長過程中會(huì)遭受干旱、鹽堿、病蟲害等生物與非生物脅迫。目前銀白楊已經(jīng)具有高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化體系。深入研究銀白楊響應(yīng)干旱脅迫的分子機(jī)制，對(duì)了解干旱脅迫對(duì)多年生樹木的影響具有重要意義。

本文以在土里生長5周的銀向楊幼苗為研究對(duì)象。通過干旱脅迫處理銀白楊幼苗，并對(duì)銀白楊生長變化，生理、生化指標(biāo)檢測，基因表達(dá)變化進(jìn)行分析。解析銀白楊響應(yīng)干旱脅迫的生理機(jī)制，為科學(xué)培育苗木提供理論指導(dǎo)。