干旱胁迫对赤芍生理特性影响及相关基因的克隆表达

摘要

为探究不同干旱程度对赤芍生长发育的影响及其抗旱机制,采用盆栽控水法,设置对照组、轻度干旱和重度干旱3个处理,测定赤芍叶片相对含水量、可溶性糖、可溶性蛋白、脱落酸、叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、丙二醛、游离脯氨酸含量、光合参数及超氧化物酶活性等生理指标,评价赤芍抗旱性;采用RT-PCR结合RACE技术克隆抗旱相关基因(DREB、Psb27、PsaK、MDHAR、SOD和GR),探究不同干旱程度对赤芍相关基因表达水平的影响。结果表明,重度干旱胁迫下,赤芍可溶性糖、可溶性蛋白、类胡萝卜素、类黄酮、脯氨酸、丙二醛、抗坏血酸及谷胱甘肽的含量均呈上升趋势,如在重度干旱和轻度干旱24 d后,赤芍叶片可溶性糖含量分别为对照的2.50倍和1.66倍,重度干旱胁迫第16天时,可溶性蛋白含量为对照组的2.43倍,类胡萝卜素与类黄酮的含量分别约为对照组的1.8倍和1.4倍,约为轻度干旱的1.4倍和1.2倍;而叶片相对含水量、蒸腾速率、气孔导度、净光合速率与叶绿素含量均降低,如重度干旱胁迫下赤芍叶片含水量不足20%,而轻度干旱和对照组叶片含水量均高于55%,叶绿素含量在第16天降到最低值,约为对照组的26%,为轻度干旱的33%;干旱胁迫下,光合作用相关基因Psb27、PsaK的表达量上调,且重度干旱上调水平更高;多个抗氧化基因的表达量(SOD、GR)、ABA含量以及胞间CO浓度呈先升后降趋势,如SOD在重度干旱第16天表达水平达到峰值,分别为轻度干旱与对照组的1.58倍和1.86倍,而后剧烈下降,到第24天时表达水平降到对照组的1.43倍,其中MDHAR的表达量呈下降趋势,重度干旱第24天时表达水平降到对照组的5.53倍。