盐胁迫下乙烯调控拟南芥种子萌发的作用机制

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1、万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B14043DissertationfortheDegreeofDoctorMechanismsforethyleneregulatesseedgerminationundersalinityinArabidopsisthalianaCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination：University：LinYingchaoProf．Zu

2、YuangangA．P．TangZhonghuaDoctorofPhilosophyBotanyJune，2014NortheastForestry万方数据摘要lUlIIIIIIIIIlY2723453盐胁迫是影响植物生长发育的一个重要环境因素，但是植物的抗盐机制还有待进一步深入的研究。利，子作为植物最重要的繁殖材料，其在盐胁迫下的萌发及萌发后幼苗的早期生长状况在一定程度上反映了植物的抗盐能力。植物气体型激素乙烯是迄今发现的唯一气体型激素，其不仅能够调节包括种子萌发、开花、衰老与脱落在内的生长发育过程，还参与调控植物的逆境反应。为了研究盐胁迫下乙烯信号对种子

3、萌发的调控及其内在机制，本研究选用拟南芥哥伦比亚野生型C01．0及以其为背景的乙烯不敏感型突变体ein2．5和组成型乙烯反应突变体ctrl—Jf植株种子为实验材料，将其置于盐胁迫(NaCi)条件下培养，验证乙烯信号对于盐胁迫下拟南芥种子萌发的意义。不仅通过外源施加乙烯合成前体1．氨基环丙烷一1．羧酸(1-aminocyclopropane．1．carboxylicacid，ACC)以及乙烯作用相关抑制剂进一步确定乙烯的功能，还探讨了一氧化氮(NO)信号分子对盐胁迫下拟南芥种_了萌发的影响及其与乙烯信号在此过程中的相互作用。此外，木研究还分析了盐胁迫卜．乙烯信

4、号对拟南芥种子内源过氧化氢(H202)产生，胚根仲长区细胞凋亡以及油脂代谢的影响。拟南芥作为理想的模式植物，与许多蔬菜、油料以及观赏植物同属十字花科植物。本研究不仅为揭示盐胁迫下种子萌发的调控机制提供重要的理论依据，而且对于实际农业生产中新品种培育以及我国大面积盐土开发与利用具有重要的实践意义。本研究主要结果如下：1．高浓度盐胁迫(NaCl)抑制拟南芥种子萌发伤害的来源。将野生型拟南芥种子置于NaCI(50rnlVl，100mM，150mM和200mM)以及具有同等渗透势的甘露醇(100mM，200mM，300mM和400mM)预处理的培养基上完成吸胀作用，

5、结果表明，NaCi胁迫对种子萌发引起的抑制作用远比甘露醇大，证明NaCI抑制种子萌发是由Na+引起的离子毒害造成的，而非溶液渗透势降低引起的渗透胁迫。2．乙烯信号对盐胁迫下拟南芥种子萌发的调控。对比研究乙烯不敏感型突变体ein2—5与组成型乙烯反应突变体ctrl—J在高盐胁迫(NaCI>100mM)培养条件下种子萌发的差异表明，与野生型拟南芥相比，ein2—5的种子萌发受到更严重的抑制，证明乙烯信号是盐胁迫下拟南芥种子所必须的调控因子。相反，突变体ctrl．』的种子则表现出了较高的抗盐能力，其萌发率显著高于同条件下的野生型种子，说明增强的乙烯信号反应，促进盐

6、胁迫下拟南芥种子的萌发。另外，外源施加乙烯合成前体ACC于盐胁迫的C01．0种子不仅可以直接提高其萌发率，还显著地提高了萌发后幼苗的抗盐能力，降低了盐胁迫对幼苗胚根与子叶生长发育的抑制。3．信号分子NO对盐胁迫下拟南芥种子萌发的影响及其与乙烯在此过程中的关系。外源施加NO合成供体硝普钠(SNP)有效提高了盐胁迫下C01．0种子的萌发率和萌发后幼苗早期生长发育阶段的抗盐能力，降低了盐胁迫对胚根造成的生长抑制。进一步研究发现，乙烯与NO信号相互依赖调控盐胁迫下拟南芥种子萌发过程：完整的乙烯信号传导万方数据摘要途径或增强的乙烯反应能够保证盐胁迫下种子内源NO正常合

7、成：外源NO合成供体则具有促进盐胁迫下乙烯生物合成、提高乙烯反应的功能。由此可见，在盐胁迫下拟南芥种子中，二者形成一个相互作用的网络，彼此促进对方的生物合成，保证其发挥各自生物功能，共同参与调控萌发过程。4．盐胁迫下拟南芥吸胀种子中乙烯、NO与H202的关系。本研究选用H202预处理培养基模拟吸胀种子受到的氧化胁迫，结果表明，外源施加ACC可以极大的提高氧化胁迫下拟南芥种子的萌发能力，而SNP则只能较低程度的增加并且其功能发挥依赖于乙烯信号途径。另外，外源施加ACC可以显著降低C01．0吸胀种子中内源H202含量，但对于ein2—5则没有效果。以上结果说明，

8、完整的乙烯信号传导途径或者增强的乙烯反应对于保持细胞