甘油三磷酸合成与拟南芥盐及干旱胁迫耐受性的关系分析

摘要

盐碱与干旱是造成全球性农业减产和农产品质量下降等不良后果的主要因素。了解植物对盐及干旱胁迫的响应机制，对于提高作物耐盐、抗旱性，保障农业高产、稳产、优质具有重要意义。
　　油脂代谢过程中的很多中间产物都参与生物胁迫以及非生物胁迫响应过程。甘油三磷酸是油脂代谢过程中的一个重要中间产物，在植物对生物胁迫响应过程中，它具有诱导植物系统性免疫的重要功能。但甘油三磷酸在植物非生物胁迫响应过程中具有什么功能，目前还不太清楚。本研究以抑制甘油三磷酸合成的突变体和能够造成甘油三磷酸积累的突变体为材料，以野生型拟南芥为对照，研究甘油三磷酸对拟南芥盐及干旱耐受性的影响。主要结果如下:
　　(1)在外源添加NaCl模拟盐胁迫条件下，体内甘油三磷酸积累的突变体act1的萌发率较野生型高，根长与野生型差异不大;造成甘油三磷酸合成减少的突变体cyt、gly1和gpdh3的萌发率低于野生型，根长比野生型短;甘露醇模拟干旱胁迫条件下，拟南芥根长及萌发的结果与添加NaCl模拟盐胁迫的结果是类似的。说明体内积累甘油三磷酸可以增强拟南芥对盐及干旱胁迫的耐受性。
　　(2)对生长4周的苗子进行断水处理28天，复水3天，体内甘油三磷酸减少的突变体gly1不能复活，野生型能够恢复绿色。这说明体内甘油三磷酸含量减少的gly1突变体对干旱胁迫的耐受性减弱。
　　(3)利用荧光定量的方法检测基因的表达量，结果表明在盐胁迫条件下，与甘油三磷酸代谢相关的关键酶基因ACT1表达量下调，与甘油三磷酸合成有关的关键酶基因GLI1、GPDH3、CYT和GLY1表达量上调;在干旱胁迫条件下，与甘油三磷酸代谢相关的关键酶基因ACT1表达量下调，与甘油三磷酸合成有关的关键酶基因GLY1和CYT表达量上调。说明拟南芥通过调控甘油三磷酸合成与代谢的关键酶基因的表达水平调控甘油三磷酸的合成来增加植物对盐和干旱等非生物胁迫的耐受性。
　　(4)利用荧光定量的方法检测甘油三磷酸积累的突变体act1及甘油三磷酸减少的突变体gli1、gpdh3、cyt和gly1中依赖于ABA途径的关键基因(RD29B、RD26和ABF3)和非依赖于ABA途径的关键基因（COR15A、ADH1和ABF2）的表达情况，结果表明甘油三磷酸合成与代谢有关的关键酶基因调控拟南芥对盐碱及干旱等胁迫的耐受途径比较复杂;甘油三磷酸合成与代谢的关键酶基因通过依赖于ABA与非依赖于ABA两条途径共同参与拟南芥对非生物胁迫信号的响应。