【摘 要】
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工业大麻是我国重要的天然纤维作物之一,黑龙江、云南、山西、安徽等是工业大麻的主要种植区,这些省份铜矿丰富,耕地土壤存在铜尾矿污染风险;工业大麻有较强的耐铜性和较高的生物量,可代替粮食作物在铜污染土壤上种植,但高浓度铜影响工业大麻生长发育,探究如何增强铜耐性具有重要意义。水杨酸（SA）能提高作物的抗逆能力。本研究采用铜敏感品种云麻1号（我国育成的第一个工业大麻品种）,探究外源SA浸种对铜胁迫下工业大
【基金项目】
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国家麻类产业技术体系（CARS-16-E10）；
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工业大麻是我国重要的天然纤维作物之一,黑龙江、云南、山西、安徽等是工业大麻的主要种植区,这些省份铜矿丰富,耕地土壤存在铜尾矿污染风险;工业大麻有较强的耐铜性和较高的生物量,可代替粮食作物在铜污染土壤上种植,但高浓度铜影响工业大麻生长发育,探究如何增强铜耐性具有重要意义。水杨酸（SA）能提高作物的抗逆能力。本研究采用铜敏感品种云麻1号（我国育成的第一个工业大麻品种）,探究外源SA浸种对铜胁迫下工业大麻种子萌发、外源SA喷施对工业大麻苗期及全生育期生长和铜富集的影响;测定发芽相关指标、光合作用指标、抗氧化酶活性、各部位铜含量等分析铜胁迫下工业大麻铜耐性的生理和分子机制及SA处理缓解铜胁迫的效应;同时,进行了转录组学和抗性基因筛选,挑选并克隆工业大麻耐铜的相关基因,为增强铜胁迫下工业大麻耐性及工业大麻耐铜遗传育种提供理论依据。主要研究结果如下:1.铜胁迫对工业大麻各生长阶段都具有明显毒害作用,铜胁迫通过根系毒害使正常营养吸收功能受损,造成全株生长缓慢,破坏工业大麻正常的活性氧清除系统;转录组测序表明铜胁迫时,工业大麻的焦磷酸酶活性下降,抑制磷的运输和代谢;工业大麻可能通过改变木质素的含量和组分,影响Cu2+的固化和运输抵御铜胁迫。2.外源SA可以缓解铜的毒害（最佳浓度300μmol/L）,外源SA显著提高铜胁迫下工业大麻半纤维素和木葡聚糖的代谢以及葡萄糖苷酶的活性,调控细胞壁多糖含量增强细胞壁对Cu2+的吸收固定作用;外源SA显著影响铜胁迫下工业大麻的果糖二磷酸醛缩酶活性、光合作用中的碳固定以及类胡萝卜素生物合成通路;转录组测序表明,外源SA显著增强铜胁迫下工业大麻的氧化还原酶活性,调控Cu2+的吸收和转运,增强对Cu2+的解毒作用,抑制铜的毒害。3.工业大麻快速生长期叶面喷施300μmol/L SA显著缓解铜毒害,作物铜富集效果最好。外源SA处理在一定程度上抑制Cu2+从地下部向地上部转运,增强根系对土壤中铜的吸收和固定能力,快速生长期喷施SA为工业大麻带来更大的生物量,此处理下铜累积量最大（653.11μg/株）,富集能力最强;此外,快速生长期喷施SA处理的纤维铜含量最低。4.本研究克隆了工业大麻Cs CIPK25和Cs PGIP基因,并鉴定Cs WRKY32基因（Gen Bank accession:ON045129）,在铜胁迫下施用外源SA,可以特异性诱导Cs CIPK25和Cs WRKY32表达,并通过调控离子转运、铜吸收固定、金属螯合物合成等多种途径增强铜耐性;Cs PGIP并未表现增强耐性的能力,但该基因对环境中Cu2+敏感,作为铜敏感反应基因,表达水平高低表征铜胁迫程度。
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