论文部分内容阅读
干旱和盐渍化是限制豆科牧草紫花苜蓿(Medicago sativa L.)产量的重要因素。前期研究发现,50mM NaCl不仅促进多浆旱生植物霸王(Zygophyllum xanthoxylum)的生长,而且能缓解干旱对植株造成的伤害,这与霸王可通过液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)和H~+-焦磷酸酶(VP)区域化高浓度的Na~+有关。我们将霸王ZxNHX和ZxVP1-1基因导入了紫花苜蓿,转基因株系的耐盐性、抗旱性和牧草品质都显著提高。然而,对NaCl在转基因紫花苜蓿抗渗透胁迫中的生理功能尚不明确。鉴于此,本研究选用-0.135MPa、-0.27MPa的渗透胁迫和50mM NaCl(渗透势约等于-0.27MPa)处理紫花苜蓿转基因株系(GM)及其野生型植株(WT),对比分析其响应NaCl时的生理指标,得到如下主要结果:(1)50mM NaCl处理下,GM植株的净光合速率是其在-0.27MPa下的3.2倍,甚至比对照高出38.4%;但与对照相比,50mM NaCl并没有显著提高WT植株的净光合速率。相应地,50mM NaCl处理下GM植株根、茎和叶片鲜重分别是-0.27 MPa下的3.2、2.2和2倍,甚至比对照高11.4%、9%和25.5%。相反,与对照相比,50mM NaCl处理下WT植株根、茎和叶片鲜重显著下降15.5%、13%和27.1%。GM植株对50mM NaCl的响应与霸王类似,即50mM NaCl显著提高了转基因植株的光合作用并增加了其生物量。(2)50mM NaCl处理下,GM植株叶片Na~+含量是其对照的3.2倍,但K~+含量并没有显著降低,表明GM植株叶片中Na~+大量积累的同时能维持其K~+含量的稳定,这点与霸王类似;然而,50mM NaCl处理下,WT植株叶片中Na~+含量是其对照的2.3倍,但K~+含量却显著降低,只有其对照的76.2%。(3)50mM NaCl处理下,Na~+对GM植株叶片渗透势的贡献是其对照的3.5倍,是-0.27MPa处理下的2倍;K~+贡献则比其对照增加了13%,比-0.27MPa处理下增高了55%,表明积累Na~+和K~+有助于GM植株在渗透胁迫下增加其渗透调节能力。综上所述,虽然紫花苜蓿是甜土植物,但共表达ZxNHX和ZxVP1-1使转基因紫花苜蓿具有了霸王的某些特征,即受到渗透胁迫时,转基因紫花苜蓿叶片积累Na~+和K~+,同时能利用其进行有效的渗透调节,从而缓解渗透胁迫对植株造成的伤害。而且,50mM NaCl可提高转基因植株的光合作用和生物量。