發(fā)布時間：2020-11-22 01:47

【摘要】：鈣參與調(diào)控有機(jī)體內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和生長發(fā)育,是植物生命活動必需的營養(yǎng)元素之一。巖石圈中鈣元素含量雖然豐富,但多以CaCO_3等不溶性鈣的形式存在,植物無法直接吸收利用,導(dǎo)致作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降,因此,探索解決土壤缺鈣及不溶性鈣脅迫的方法迫在眉睫。木霉菌(Trichoderma spp.)可以促進(jìn)植物生長、提高植物抗逆性,是目前備受關(guān)注、應(yīng)用潛力巨大的植物根際益生真菌。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn),缺鐵條件下棘孢木霉菌(Trichoderma asperellum)Q1可以產(chǎn)生嗜鐵素來螯合環(huán)境中的不溶性鐵以供植物吸收利用,還能夠提高擬南芥根部生長素的含量,促進(jìn)植物生長,但尚未有研究表明鈣脅迫下棘孢木霉對植物的促生作用及促生機(jī)制。本研究在明確了鈣能夠影響擬南芥生長的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)接種棘孢木霉菌T6后可以促進(jìn)鈣脅迫下擬南芥的生長,進(jìn)而測定了棘孢木霉菌T6在可溶性鈣(CaCl_2)和不溶性鈣(CaCO_3)條件下的嗜鐵素和IAA產(chǎn)量變化,以及CaCl_2、NaCl和pH對T6嗜鐵素合成關(guān)鍵基因(SidA)與鈣調(diào)磷酸酶催化亞基基因(CnA)表達(dá)量的影響,初步明確了棘孢木霉菌在鈣脅迫下對擬南芥的促生機(jī)制以及嗜鐵素合成與鈣調(diào)磷酸酶途徑之間的調(diào)控關(guān)系。具體結(jié)果如下:(1)測定了不同濃度的可溶性鈣和不溶性鈣對擬南芥種子的萌發(fā)、擬南芥DR5::GFP轉(zhuǎn)基因型的根長及根部內(nèi)源性IAA含量的影響。結(jié)果表明,鈣離子濃度在1 mmol/L~3mmol/L時有利于擬南芥種子萌發(fā)、根系生長和根部內(nèi)源性IAA的產(chǎn)生,鈣離子濃度過高和過低以及添加不溶性鈣(CaCO_3)時均對植物生長產(chǎn)生抑制作用。(2)為進(jìn)一步研究鈣對擬南芥根部IAA含量的影響,本文首次利用qRT-PCR技術(shù)分析了低鈣和碳酸鈣脅迫對擬南芥根部生長素基因(YUCs)相對表達(dá)量的影響,結(jié)果表明,鈣脅迫抑制了擬南芥根部YUCs基因的表達(dá),該結(jié)果與用DR5::GFP轉(zhuǎn)基因型得到內(nèi)源IAA熒光強(qiáng)度的降低是一致的。(3)利用擬南芥DR5::GFP轉(zhuǎn)基因型研究了在低鈣和CaCO_3脅迫下接種棘孢木霉菌T6對擬南芥根長及其根部內(nèi)源性IAA含量(即熒光強(qiáng)度)的影響,結(jié)果顯示,接種棘孢木霉T6能促進(jìn)擬南芥的根長,與對照相比,擬南芥根長分別增加了75.31%(0.5 mmol/LCa~(2+))、55.91%(0.5 g CaCO_3)以及88.94%(1 g CaCO_3),根部內(nèi)源性IAA含量也顯著增加。表明棘孢木霉T6可以通過提高擬南芥體內(nèi)IAA的含量緩解鈣脅迫對植物的危害,促進(jìn)植物生長。(4)測定了不同鈣濃度對棘孢木霉T6的嗜鐵素和IAA產(chǎn)量影響,結(jié)果表明,低鈣及CaCO_3脅迫均可促進(jìn)T6嗜鐵素的產(chǎn)生,最終含量分別提高了9.40%(0.5 mmol/L Ca~(2+))、2.95%(0.5 g CaCO_3)和3.2%(1 g CaCO_3),但對其IAA的產(chǎn)量無顯著影響。初步推測鈣脅迫對棘孢木霉菌T6嗜鐵素的促進(jìn)可能是其促生機(jī)制之一。(5)由于鈣調(diào)磷酸酶基因的表達(dá)與菌體的抗逆能力有關(guān),本文利用半定量PCR技術(shù)研究了在NaCl、CaCl_2以及pH等非生物脅迫對棘孢木霉T6 SidA基因與CnA基因表達(dá)的影響,以探明脅迫因子對嗜鐵素產(chǎn)量的調(diào)控關(guān)系。結(jié)果表明,高濃度氯化鈉和高pH脅迫能抑制SidA基因的表達(dá),提高CnA基因的表達(dá);低鈣脅迫下SidA基因表達(dá)上調(diào),而CnA基因的表達(dá)下調(diào),由此表明,SidA基因與CnA基因的表達(dá)存在一定的負(fù)調(diào)控關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)初步表明,非生物脅迫因子可能是通過鈣調(diào)磷酸酶途徑影響嗜鐵素生物合成的,為今后深入探討棘孢木霉菌T6抗逆境脅迫以及嗜鐵素的合成機(jī)制提供了一定的參考和借鑒。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2020
【分類號】：Q945.78
【圖文】：

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-1CaCl2對擬南芥種子萌發(fā)率的影響Fig.2-1EffectsofCaCl2onseedgerminationrateofArabidopsisthaliana2.1.2CaCO3對擬南芥種子萌發(fā)率的影響用牙簽將消毒后的擬南芥種子種至不同CaCO3處理的1/2MS平板中，春化培養(yǎng)，每24h測量一次發(fā)芽率（當(dāng)胚根通過種皮突出時，種子計(jì)為發(fā)芽）。由圖2-2可知，CaCO3的增加抑制了擬南芥種子的萌發(fā)率，且CaCO3含量越高，抑制作用越明顯，即擬南芥種子的萌發(fā)率與CaCO3含量呈負(fù)相關(guān)。正常條件下種子萌發(fā)率為53.66%，當(dāng)碳酸鈣含量為1g/100mL時，種子萌發(fā)率為40.17%，低于空白對照25.14%。

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文17圖2-2CaCO3對擬南芥種子萌發(fā)率的影響Fig.2-2EffectsofCaCO3onseedgerminationrateofArabidopsisthaliana2.2鈣離子對擬南芥根長及根部內(nèi)源性IAA的影響2.2.1鈣離子對擬南芥根長影響用牙簽將消毒后的擬南芥種子點(diǎn)至1/2MS平板中，待種子萌發(fā)并長出兩片真葉后，選取長勢相同的擬南芥幼苗，移栽至不同處理的培養(yǎng)基中，5d后測量擬南芥根長，結(jié)果如圖2-3所示，當(dāng)氯化鈣濃度為0.5mmol/L、1mmol/L、3mmol/L以及5mmol/L時，相比于對照組擬南芥根長分別增加了4.8%、28.92%、25.00%和8.74%。但當(dāng)氯化鈣濃度達(dá)到10mmol/L時，對擬南芥生長產(chǎn)生了抑制作用，與空白對照相比，擬南芥根長減少了21.52%。整體來看，當(dāng)氯化鈣濃度為1mmol/L時，擬南芥根長最長，3mmol/L次之。上述結(jié)果表明，擬南芥生長的鈣離子最適濃度為1mmol/L，鈣離子含量過低會產(chǎn)生脅迫作用，抑制擬南芥的生長。

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文18圖2-3CaCl2對擬南芥根長的影響Fig.2-3EffectsofCaCl2onrootlengthofArabidopsisthaliana2.2.2鈣離子對擬南芥DR5::GFP轉(zhuǎn)基因型根部IAA含量的影響選取長勢相同的擬南芥幼苗，移栽至不同濃度鈣離子的培養(yǎng)基中，5d后在激光共聚焦顯微鏡下觀察熒光強(qiáng)度，并進(jìn)行線性和平均熒光強(qiáng)度分析。圖2-4為擬南芥根部熒光照片，a-f鈣離子濃度依次為0mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、10mmol/L。圖2-5為圖2-4所對應(yīng)的擬南芥熒光線性掃描圖。由圖可知，當(dāng)鈣離子濃度為1mmol/L與3mmol/L時，擬南芥根部熒光最亮，即當(dāng)鈣離子濃度為1mmol/L與3mmol/L時擬南芥根部IAA含量最高。鈣離子濃度為5mmol/L時次之，其次是0.5mmol/L處理組，而鈣離子濃度為10mmol/L時，擬南芥熒光亮度最低，即擬南芥根部的IAA含量最低。綜上所述，鈣離子濃度為1-3mmol/L時可以促進(jìn)擬南芥根部IAA的合成，低鈣脅迫抑制了擬南芥根部IAA生成，但隨著鈣離子濃度的增加，擬南芥根部IAA的合成受到抑制。
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本文編號：2893918