β-氨基丁酸通过ABA和SA信号通路调控气孔运动的研究

摘要

β-氨基丁酸(β-aminobutyric acid，BABA)是一种可增强植物抗逆性的诱抗剂。该诱抗剂具有广谱性，能增强多种植物对多种病原菌及各种渗透胁迫的抗性。有研究表明根部浇灌BABA可通过诱导植物的脱落酸(Abscisic acid，ABA)信号通路来增强处于干旱胁迫中的植物对自身气孔开度的调控，从而达到抗旱的目的。水杨酸(Salicylic acid，SA)是能够调控气孔运动的激素之一，在BABA处理过的植株中，SA的含量也会显著增加。由于BABA本身在植物体内是一种难以被代谢的物质，且其被植物根部吸收之后可通过木质部运输到叶片当中，同时BABA的诱抗效果与其施用的方法、施用的对象及植物应对的胁迫有关。因此，根据如上所述的当前BABA的研究现状，提出的科学假说为BABA可以诱导气孔的关闭，且该现象依赖于ABA、SA信号通路。
　　为了证明上述假说，我们采用了模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）以及双子叶植物蚕豆（Vicia fabaL.）为植物实验材料，丁香假单胞杆菌为菌类实验材料，通过利用气孔开度分析、气体交换、激光共聚焦及叶绿素荧光分析技术，从植物叶片水平、表皮条水平及细胞水平上初步探讨了BABA诱导气孔运动的信号通路并证明了BABA可通过调控气孔运动来增强植物气孔对病原菌的防御及提高植物的水分利用效率(WUE)。主要研究结果如下:(1)直接对叶片进行BABA处理会引发气孔关闭现象，而直接对ABA、SA合成突变体及ABA信号突变体的叶片进行BABA处理，其气孔开度没有明显变化;对野生型植株的表皮条进行BABA处理，其保卫细胞中有ROS的累积。这说明BABA诱导气孔关闭的作用依赖于ABA、SA信号通路。(2)叶面喷施的BABA可以增强植物气孔对病原微生物的防御，但是该现象并非基于BABA对植物的诱抗作用而是BABA自身对气孔运动的调控作用。(3)BABA可以在不影响植物的光合活性的前提下提高植物的水分利用效率(WUE)。
　　以上的研究结果，初次发现了BABA对气孔运动的调控作用，初步探讨了BABA对气孔运动调控的机理，同时也证明了BABA可以提高植物的水分利用效率，为将来开发BABA作为抗蒸腾剂或诱抗剂提供了科学依据及理论基础。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 气孔

1．1．1 气孔的形态结构

1．1．2 气孔的功能

1．1．3 气孔运动的调控机制

1．1．4 影响气孔运动的内、外源信号

1．1．5 气孔运动与水分利用效率

1．2 β-氨基丁酸

1．2．1 β-氨基丁酸的化学性质及其类似物

1．2．2 β-氨基丁酸对植物的生物学功能

1．2．3 β-氨基丁酸的吸收、转运及代谢

1．2．4 β-氨基丁酸对植物的胁迫

1．2．5 β-氨基丁酸对植物的诱抗性

1．2．6 β-氨基丁酸的诱抗性机理

1．2．7 β-氨基丁酸的受体

1．3 科学问题的提出及理论假设

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 植物材料

2．1．2 细菌材料

2．1．3 实验试剂

2．2 实验方法

2．2．1 试剂的配创

2．2．2 培养基的配制

2．2．3 植物材料的培养

2．2．4 细菌的活化与培养

2．2．5 BABA的施用方法

2．2．6 叶面接菌

2．2．7 气孔试验

2．2．8 叶片气孔导度及水分利用效率的测定

2．2．9 保卫细胞内活性氧(ROS)含量的测定

2．2．10 植物叶绿素含量的测定

2．2．11 植物叶绿素荧光的测定

2．2．12 数据统计分析

3 结果与分析

3．1 BABA对气孔运动的调控

3．2 BABA对气孔运动调控的机理

3．3 BABA增强植物气孔对病原菌的防御

3．3．1 根部浇灌BABA不能增强植物气孔对病原菌的防御

3．3．2 叶面喷施BABA可增强植物气孔对病原菌的防御

3．4 BABA对植物水分利用效率的影响

4 讨论

4．1 BABA对气孔运动的调控

4．2 BABA对气孔运动调控的机理

4．3 BABA通过调控气孔运动增强植物气孔对病原菌的防御

4．4 BABA对植物水分利用效率的影响

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 主要创新点

5．3 不足与展望

参考文献

附录