油菜素甾醇受体SlBRI1过表达对番茄耐盐性的影响

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盐胁迫是影响植物生长发育、造成植物减产的主要逆境胁迫之一。近年来,由于气候条件和不当的人为活动使我国盐碱地面积逐年在增加,尤其是设施内土壤盐渍化问题日益严峻,已成为制约我国农业发展的一个重大问题。番茄作为我国设施栽培面积最大的蔬菜品种,实现其优质、高效的生产对我国农业发展来说至关重要。油菜素甾醇(BRs)是一类重要的植物激素,目前已有多项研究表明外源喷施BRs能够缓解盐胁迫对植物造成的伤害,但内源BR信号对番茄耐盐性的影响鲜见报道。本研究以番茄Money Maker(MM)商业品种、MM为背景材料的SlBRI1过表达株系和SlBRI1功能弱突变体cu3-abs1为试验材料,将MM作为野生型WT,对所有株系进行盐(NaCl)胁迫处理,检测各株系番茄植株从种子萌发期、幼苗生长期和田间成株期的相关生理指标,阐明SlBRI1过表达对番茄耐盐性的生理调控效应,进而揭示BR信号强度与番茄耐盐性的关系。主要研究结果如下:1.NaCl胁迫条件下,SlBRI1过表达株系的发芽率、发芽势、发芽指数和萌发活力指数要显著优于WT,而WT又要优于cu3-abs1。表明SlBRI1过表达能够增强番茄种子的耐盐性。2.NaCl胁迫条件下,各个番茄植株生长受到不同程度的抑制。综合本试验中番茄株高,茎粗,地上部与地下部干鲜重,根冠比等指标来看,SlBRI1过表达株系所受到的抑制作用最小,WT次之,cu3-abs1受到的抑制程度最大。表明SlBRI1过表达能够增强番茄幼苗的耐盐性。3.NaCl胁迫条件下,过表达SlBRI1能够增加番茄幼苗中脯氨酸的含量,增强抗氧化酶SOD、CAT、POD和APX的活性,提高抗氧化酶基因的表达水平,并减少丙二醛(MDA)和过氧化氢(H2O2)的产生,从而缓解渗透胁迫和氧化胁迫对番茄幼苗带来的损伤,提高番茄的耐盐性。4.NaCl胁迫条件下,过表达SlBRI1能够降低番茄叶片中光合色素的分解速度,提高叶绿体结构的稳定性,进一步提高番茄的光合效率,使番茄幼苗在盐胁迫下能够更好的进行光合作用。5.NaCl胁迫条件下,过表达SlBRI1能够提高参与离子转运的相关基因表达水平,降低番茄幼苗体内的Na+积累,提高番茄幼苗体内K+积累,增大K+/Na+,维持植株体内的离子平衡状态,减轻盐胁迫所带来的离子毒害效应,从而增强番茄幼苗的耐盐性。6.NaCl胁迫可以诱导SlBRI1的表达,并在短时间内增强BR信号强度,长时间则抑制BR信号。结合SlBRI1过表达株系番茄体内的SlBRI1表达水平较高,BR信号强度较强,表明SlBRI1的表达水平与番茄的耐盐性呈正相关。7.田间试验表明盐胁迫条件下各个番茄株系的产量、果实硬度、可溶性固形物均出现不同程度的变化。其中SlBRI1过表达株系的果实产量和品质受盐胁迫影响最小,其结果数和单果重均显著高于WT和cu3-abs1,果实硬度也显著增大,可溶性固形物积累更多,说明过表达SlBRI1能够促进盐胁迫下番茄果实的坐果和膨大,以及番茄地上部同化产物的积累,从而提高番茄在盐胁迫条件下的产量和品质。
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