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N-乙酰氨基葡萄糖对水稻的抗寒作用研究
作者: 刘 洋1  2  张 洋1  2  范立强1  2  赵梦瑶1  2  赵黎明1  2*  
单位: (1华东理工大学生物工程学院  上海 200237;2华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室  上海 200237)  
关键词:
分类号:
出版年,卷(期):页码:2021 ,52 ( 6 ): 页码:1576-1586
摘要:

【目的】探究 N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetyl-D-glucosamine,NAG)对水稻幼苗的抗寒效果及其潜在的抗寒机制,以期为NAG在农业免疫诱抗领域的应用提供理论依据。【方法】以水稻品种内5优907为供试材料,外源施用不同浓度(0、50、100、150 mg/L)的NAG进行根系培养,测定低温条件下水稻幼苗的生长指标、叶绿素含量及可溶性糖含量,表征NAG的抗寒效果并筛选最适施用浓度。进一步在生理生化水平从渗透调节系统、根系系统、抗氧化系统和脱落酸代谢途径探究NAG对水稻幼苗的抗寒机制。【结果】外源施用NAG可促进水稻幼苗在低温环境下正常生长,具有明显的抗寒效果,其最适施用浓度为100 mg/L,在此浓度下幼苗单株鲜重(0.118±0.009 g)、株高(21.21±0.72 cm)、根长(5.76±0.43 cm)及可溶性糖(41.031±0.992 μg/g)和总叶绿素含量(5.959±0.020 mg/g)较对照组涨幅最大,分别显著增长14.14%、7.14%、7.22%、63.09%和36.79%(P<0.05,下同)。生理生化水平相关结果表明,100 mg/L NAG促进寒害幼苗中渗透调节物质积累,可溶性蛋白、脯氨酸和游离氨基酸积累量较低温对照组分别显著增长19.58%、19.49%和36.82%;保护幼苗根系系统,促进寒害幼苗根系活力提高至低温对照组的1.56倍,并使茎叶组织中硝态氮含量下降15.65%;有效促进幼苗中丙二醛积累量下降23.92%,并将超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活力分别提高34.94%和25.42%,保护幼苗抗氧化系统;增加寒害幼苗脱落酸代谢通路中OsNCED、OsSDR和AAO基因表达量至低温对照组的3.52、1.73和1.64倍,从而实现幼苗中内源脱落酸的积累。【结论】外源施用NAG根系处理能够调控低温胁迫下水稻幼苗渗透调节系统、根系系统、抗氧化系统及内源脱落酸代谢途径,进而提高水稻抗寒性。

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