低钾胁迫对水稻(Oryza sativa L.)化感潜力变化的影响

摘要

研究以国际公认的化感水稻PI312777和非化感水稻Lemont为供体,稗草(Echinochloa crus-galli L.)为受体,采用稻/稗共培体系,研究低钾胁迫对水稻化感潜力变化的影响及其机制.受体稗草的形态指标分析结果表明,低钾胁迫促使化感水稻PI312777对共培稗草的根长、株高和干重的抑制率均升高,增幅远大于非化感水稻Lemont.受体稗草生理生化指标分析结果表明,低钾胁迫下化感与非化感水稻对受体稗草保护酶系(SOD、POD、CAT)及根系活力的抑制作用增强,但化感水稻PI312777比非化感水稻Lemont的抑制程度大,且达极显著差异.实时荧光定量PCR分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻PI312777根部与叶部中酚类代谢的关键酶--苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羟化酶、羟化酶、O-甲基转移酶的基因均上调表达,而非化感水稻根部相应酶均下调表达,叶部除苯丙氨酸解氨酶上调,其余酶也下调表达.而萜类代谢途径关键酶--HMG-CoA还原酶、角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶的基因,在两种水稻根部中呈现出相同或相似的表达方式(上调或下调),即HMG-CoA还原酶上调表达,角鲨烯合酶、单萜烯环化酶、倍半萜烯环化酶、二萜烯环化酶下调表达;而在水稻叶部,非化感水稻Lmont相应酶基因表达方式仍然不变,化感水稻PI312777除了角鲨烯合酶下调表达,其余4个酶均上调表达.水稻根系分泌物中酚类物质的HPLC分析结果表明,低钾胁迫下,化感水稻PI312777根系分泌物中,所检出的酚酸类物质总量是正常营养条件下的2.30倍,而非化感水稻Lemont则是正常营养条件下的0.91倍.综合分析认为低钾胁迫下,化感水稻PI312777抑草能力增强主要是由于酚类代谢途径关键酶基因表达上调,导致酚类代谢途径旺盛,分泌出更多的酚类物质,进而破坏受体稗草保护酶系统,抑制了稗草的正常生长.