西北植物學(xué)報 2 0 2 4 4 4 1 2 1 8 5 6 1 8 6 7 Acta Bot Boreal Occident Sin h t t p x b z w x b a l l j o u r n a l n e t x b z w x b h o m e 引用格式 陳艷 韓利源 杜子龍 等 外源肌醇提高番茄幼苗耐高溫脅迫的調(diào)控機制 J 西北植物學(xué)報 2 0 2 4 4 4 1 2 1 8 5 6 1 8 6 7 C H E N Y H A N L Y D U Z L e t a l R e g u l a t o r y m e c h a n i s m o f e x o g e n o u s m y o i n o s i t o l i m p r o v i n g h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s t o l e r a n c e o f t o m a t o s e e d l i n g s J A c t a B o t a n i c a B o r e a l i O c c i d e n t a l i a S i n i c a 2 0 2 4 4 4 1 2 1 8 5 6 1 8 6 7 DOI 1 0 7 6 0 6 j i s s n 1 0 0 0 4 0 2 5 2 0 2 4 0 4 0 4 收稿日期 2 0 2 4 0 7 1 5 修改稿收到日期 2 0 2 4 0 9 1 7 基金項目 國家重點研發(fā)計劃項目 大白菜和番茄優(yōu)質(zhì)多抗新種質(zhì)創(chuàng)制與應(yīng)用 2 0 2 3 Y F D 1 2 0 1 5 0 4 作者簡介 陳 艷 2 0 0 0 女 在讀碩士研究生 主要從事蔬菜育種研究 E m a i l 3 4 5 2 5 9 9 7 1 1 q q c o m 通信作者 張迎迎 研究員 主要從事蔬菜育種研究 E m a i l z h a n g y i n g y i n g 2 0 1 8 s a a s s h c n 外源肌醇提高番茄幼苗耐高溫脅迫的調(diào)控機制 陳 艷1 2 韓利源2 杜子龍2 朱棟幸3 朱為民1 2 張迎迎2 1 上海海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 2 0 1 3 0 6 2 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 設(shè)施園藝研究所 上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點實驗室 上海 2 0 1 4 0 3 3 上海市金山區(qū)張堰鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)中心 上海 2 0 1 5 1 4 摘 要 目的 探討外源肌醇對番茄幼苗生理生化指標(biāo)的影響及其耐高溫脅迫的分子機制 為提高番茄的抗熱性 提供理論依據(jù) 方法 以番茄品種 N R P 2 0 7 為試驗材料 常溫2 5 和高溫4 2 分別噴施水和肌醇 觀察各處理 的表型變化并進(jìn)行高光譜成像分析 測定各處理組的生理指標(biāo) 并通過q R T P C R方法分析熱脅迫響應(yīng)基因 抗氧 化及A B A相關(guān)基因的表達(dá) 結(jié)果 2 0 m m o l L肌醇處理能夠有效緩解高溫對番茄幼苗的傷害 降低葉片的熱損 傷指數(shù) 提高最大光化學(xué)效率 并顯著提高光合色素含量 高溫下外源肌醇顯著提高番茄幼苗中脯氨酸 可溶性糖 含量和過氧化物酶活性 并顯著降低丙二醛 過氧化氫和超氧陰離子含量 外源肌醇能夠提高熱脅迫響應(yīng)基因 抗 氧化相關(guān)基因 抗壞血酸合成基因表達(dá) 降低熱休克蛋白基因表達(dá) 外源肌醇通過調(diào)控脫落酸合成與信號通路影 響體內(nèi)A B A的含量水平參與響應(yīng)高溫脅迫 結(jié)論 外源肌醇通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)能力 抗氧化酶活性 相 關(guān)基因表達(dá)水平及脫落酸合成與信號通路等復(fù)雜的生物學(xué)過程來增強番茄對高溫脅迫的耐受性 關(guān)鍵詞 番茄 高溫脅迫 肌醇 抗逆性 基因表達(dá) 中圖分類號 Q 9 4 5 7 8 S 6 4 1 2文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A Regulatory mechanism of exogenous myo inositol improving high temperature stress tolerance of tomato seedlings C H E N Y a n 1 2 H A N L i y u a n 2 D U Z i l o n g 2 Z H U D o n g x i n g 3 Z H U W e i m i n 1 2 Z H A N G Y i n g y i n g 2 1 C o l l e g e o f F i s h e r i e s a n d L i f e S c i e n c e S h a n g h a i O c e a n U n i v e r s i t y S h a n g h a i 2 0 1 3 0 6 C h i n a 2 S h a n g h a i K e y L a b o r a t o r y o f F a c i l i t y H o r t i c u l t u r e T e c h n o l o g y F a c i l i t y H o r t i c u l t u r e I n s t i t u t e S h a n g h a i A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s S h a n g h a i 2 0 1 4 0 3 C h i n a 3 S h a n g h a i J i n s h a n D i s t r i c t Z h a n g y a n T o w n E c o n o m i c D e v e l o p m e n t S e r v i c e C e n t e r S h a n g h a i 2 0 1 5 1 4 C h i n a Abstract Objective S t u d i n g t h e e f f e c t o f e x o g e n o u s m y o i n o s i t o l o n t h e p h y s i o l o g i c a l a n d b i o c h e m i c a l i n d e x e s o f t o m a t o s e e d l i n g s a n d t h e m o l e c u l a r m e c h a n i s m o f t o l e r a n c e t o h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s w i l l p r o v i d e a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e i m p r o v e m e n t o f h e a t r e s i s t a n c e o f t o m a t o Methods T o m a t o v a r i e t y N R P 2 0 7 w a s u s e d a s t h e t e s t m a t e r i a l a n d w a t e r a n d m y o i n o s i t o l w e r e s p r a y e d s e p a r a t e l y a t n o r m a l t e m p e r a t u r e a n d h i g h t e m p e r a t u r e r e s p e c t i v e l y T h e p h e n o t y p i c c h a n g e s u n d e r t r e a t m e n t s w e r e a n a l y z e d b y h y p e r s p e c t r a l i m a g i n g a n d t h e p h y s i o l o g i c a l i n d e x e s o f e a c h t r e a t m e n t g r o u p w e r e a n a l y z e d T h e e x p r e s s i o n o f h e a t r e s p o n s i v e g e n e s a n t i o x i d a n t a n d A B A r e l a t e d g e n e s w e r e a n a l y z e d b y q R T P C R Results 2 0 m m o l L m y o i n o s i t o l t r e a t m e n t c o u l d e f f e c t i v e l y a l l e v i a t e t h e d a m a g e o f h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s o n t o m a t o s e e d l i n g s r e d u c e t h e h e a t d a m a g e i n d e x o f t o m a t o l e a v e s i n c r e a s e t h e m a x i m u m p h o t o c h e m i c a l e f f i c i e n c y Fv Fm a n d s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h e c o n t e n t o f p h o t o s y n t h e t i c p i g m e n t s E x o g e n o u s m y o i n o s i t o l i n c r e a s e d p r o l i n e a n d s o l u b l e s u g a r c o n t e n t s a n d p e r o x i d a s e a c t i v i t y a n d d e c r e a s e d m a l o n d i a l d e h y d e h y d r o g e n p e r o x i d e a n d s u p e r o x i d e a n i o n c o n t e n t s i n t o m a t o s e e d l i n g s a t h i g h t e m p e r a t u r e E x o g e n o u s m y o i n o s i t o l i n c r e a s e d t h e e x p r e s s i o n o f h e a t r e s p o n s e g e n e s a n t i o x i d a n t r e l a t e d g e n e s a s c o r b i c a c i d s y n t h e s i s g e n e s a n d d e c r e a s e d t h e e x p r e s s i o n o f h e a t s h o c k p r o t e i n g e n e s I n a d d i t i o n e x o g e n o u s m y o i n o s i t o l r e s p o n d e d t o h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s b y r e g u l a t i n g a b s c i s i c a c i d s y n t h e s i s a n d s i g n a l i n g p a t h w a y s t o r e g u l a t e t h e l e v e l o f A B A i n t o m a t o s e e d l i n g s Conclusion E x o g e n o u s m y o i n o s i t o l e n h a n c e s t o m a t o t o l e r a n c e t o h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s b y r e g u l a t i n g c o m p l e x b i o l o g i c a l p r o c e s s e s i n p l a n t s Key words t o m a t o h i g h t e m p e r a t u r e s t r e s s m y o i n o s i t o l s t r e s s r e s i s t a n c e g e n e e x p r e s s i o n 番茄 Solanum lycopersicum L 作為一種喜 溫性作物 當(dāng)遭受高溫時 其花粉管發(fā)育受損 花粉活 力下降 枝條和根部養(yǎng)分吸收減少 光合作用減弱 產(chǎn) 生大量活性氧 r e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s R O S 從而導(dǎo) 致植株生長受到抑制 落花落果 產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重下 降 1 2 據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織數(shù)據(jù)庫 F A O S T A T 統(tǒng)計 數(shù)據(jù)顯示中國番茄2 0 2 2年年產(chǎn)量約6 3 8 4萬t 是全 世界最大的番茄生產(chǎn)國 此外 中國天氣網(wǎng) h t t p s w w w t i a n q i c o m g a o w e n 數(shù)據(jù)顯示 2 0 2 4年全國有 1 3個省 區(qū) 市 夏季氣溫高達(dá)4 0 及以上 頻繁的 高溫天氣會對中國番茄的生產(chǎn)和質(zhì)量造成嚴(yán)重影響 因此開展外源物質(zhì)提高番茄幼苗的耐高溫性研究對 番茄種植業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義 肌醇是一類以游離或結(jié)合形式存在于真核生物 中的小分子多元醇 參與L 抗壞血酸 L a s c o r b i c a c i d L A s A 和細(xì)胞壁的合成 同時也是糖醛酸和肌醇 衍生物產(chǎn)生的重要中間體 3 4 肌醇和肌醇衍生物 參與調(diào)控植物的生長發(fā)育和對脅迫的響應(yīng)等多種生 理生化過程 5 7 植物中肌醇的含量受肌醇 1 磷酸 合酶 m y o i n o s i t o l 1 p h o s p h a t e s y n t h a s e M I P S 肌醇半乳糖苷合酶 g a l a c t i n o l s y n t h a s e G o l S 和肌 醇加氧酶 m y o i n o s i t o l o x y g e n a s e M I O X 等不同 酶的調(diào)控 過表達(dá)肌醇加氧酶基因MIOX4能夠提 高擬南芥的光響應(yīng)和抗壞血酸 a s c o r b i c a c i d A s A 合成能力 從而增強其對高溫脅迫的耐受性 8 高 溫和氧化應(yīng)激會誘導(dǎo)鷹嘴豆 Cicer arietinum L 中半乳糖苷合酶基因CaGols1上調(diào) 限制R O S過度 積累和脂質(zhì)過氧化從而緩解脅迫所導(dǎo)致的生長抑制 情況 9 溫度脅迫下水稻中肌醇磷酸合酶TaMIPS 基因表達(dá)上調(diào)能激活乙烯 茉莉酸 E T J A 依賴性防 御途徑 從而增強水稻耐寒 耐熱性 6 此外 有研究報道外源肌醇能夠有效提高植物 對非生物脅迫的抗逆性 外施肌醇能夠通過增強藜 麥 Chenopodium quinoa L 中抗氧化基因表達(dá)和 膜穩(wěn)定性緩解鹽脅迫 1 0 研究發(fā)現(xiàn) 內(nèi)源肌醇能通 過調(diào)控蘋果 Malus domestica M i l l 中的水楊酸 S A 和E T途徑減少植株抗氧化系統(tǒng)受損 進(jìn)而延 遲蘋果葉片衰老 1 1 適當(dāng)濃度的肌醇處理能夠調(diào) 節(jié)低溫下長春花 Catharanthus roseus L 的代謝 產(chǎn)物 提高幼苗生理抗性 從而減少低溫對長春花生 長和產(chǎn)量的影響 1 2 外源應(yīng)用肌醇也可以提高植 物的抗氧化防御系統(tǒng)活性 通過介導(dǎo)N a 和K 穩(wěn) 態(tài)以及滲透平衡 提高湖北海棠 Malus hupehensis R e h d 的耐鹽性 1 3 Y a n等也發(fā)現(xiàn)外源肌醇能夠增 加油菜 Brassica napus L 籽內(nèi)C a 2 通量 并抑 制鈣調(diào)磷酸酶BnCBL1 2基因的表達(dá) 從而改善植 物的耐冷性 1 4 番茄是一種易受高溫脅迫的重要蔬菜作物 目 前 研究發(fā)現(xiàn) 肌醇能夠提高許多植物植株的抗逆 性 但關(guān)于外源肌醇是否能提高番茄幼苗的耐高溫 性的研究鮮見報道 因此 本試驗通過對番茄幼苗 葉面噴施2 0 m m o l L肌醇 并進(jìn)行高溫 4 2 處 理 以期從生理 分子和激素代謝水平上探討外源肌 醇對番茄幼苗耐高溫脅迫的調(diào)控機制 1 材料和方法 1 1 試驗材料 供試番茄材料為高代自交系番茄 Solanum ly copersicum L N R P 2 1 7 2 種子由上海市農(nóng)業(yè)科 學(xué)院園藝研究所提供 1 2 材料培養(yǎng)與處理 選擇大小均勻飽滿程度一致的番茄種子 經(jīng)過 浸種催芽后播種在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所的塑料 花盆 5 c m 5 c m 5 c m 中 每盆1株幼苗 并置 于人工氣候室進(jìn)行育苗 人工氣候室育苗期間 晝 夜溫度為 2 5 2 8 1 8 2 0 光 暗時間為 1 4 h 1 0 h 光照強度為2 5 0 m o l m 2 s 相對濕 度為6 0 7 0 并進(jìn)行常規(guī)水肥管理 待幼苗長 至四葉一心時 選擇大小長勢一致的幼苗 連續(xù)3 d 同一時間分別噴施含有0 0 5 T w e e n 2 0相同體積 75811 2期 陳 艷 等 外源肌醇提高番茄幼苗耐高溫脅迫的調(diào)控機制 的水和2 0 m m o l L肌醇 根據(jù)中國天氣網(wǎng)夏季高溫 天氣數(shù)據(jù) 將噴施水和肌醇3 d的幼苗分別置于晝 夜4 2 2 8 1 4 h 1 0 h 2 5 2 0 1 4 h 1 0 h 的培養(yǎng)箱中進(jìn)行處理 組成水高溫 H W 水常溫 C W 肌醇高溫 H I 肌醇常溫 C I 4組處理 分 別于處理后0 1 2 6 1 2 2 4 h共6個時間點采取番 茄幼苗相同部位的葉片作為R N A樣品 取處理后 0 4 8 h相同部位葉片作為生理指標(biāo)樣品 液氮凍存 后放置于 8 0 保存 每個處理3個重復(fù) 1 3 測定項目與方法 1 3 1 熱損傷指數(shù) thermal damage index ITD 將2 0 m m o l L肌醇處理的番茄幼苗和對照材 料高溫4 2 熱處理2 d后 觀察統(tǒng)計幼苗受害 葉 片顏色 形態(tài) 萎蔫 程度 對不同熱損傷癥狀參考 H o n g等 1 5 的方法進(jìn)行評級 每1 5株幼苗作為1 組進(jìn)行處理 每個處理重復(fù)3次 IT D 各級株數(shù) 級數(shù) 最高級數(shù) 總株數(shù) 1 0 0 1 1 3 2 相對含水量 relative water content Crw 取1 2節(jié)處理后番茄幼苗相同部位的葉片 記 鮮重為mF 在常溫下將葉片用蒸餾水浸泡1 2 h后 測定飽和重量 記為mS 之后將葉片置于7 2 烘箱 干燥4 8 h后獲得干重 記為mD 1 6 Cr w mF mD mS mD 1 0 0 2 1 3 3 葉綠素?zé)晒鈪?shù) 分別選取經(jīng)過1 2節(jié)處理0 d和2 d的番茄幼 苗相同部位葉片 暗處理2 0 m i n 使用葉綠素?zé)晒?成像系統(tǒng) W A L Z I M A G M A X L 德國 進(jìn)行光合 系統(tǒng)分析 避開葉片葉脈 隨機選取3個點 測量葉 片初始熒光 P S 完全開放時的熒光產(chǎn)量 Fo 和最 大熒光 P S 完全關(guān)閉時的熒光產(chǎn)量 Fm 每種處 理重復(fù)5次 并據(jù)此計算P S 的最大光能轉(zhuǎn)換效 率 Fv Fm Fv Fm Fm Fo Fm 3 1 3 4 光合色素含量 從1 2節(jié)處理0 d和2 d的植株中各選擇5個 植株 每個植株上隨機選取3片大小一致的葉片 避開主動脈將葉片剪為1 c m 1 c m大小的碎片 浸沒于9 5 乙醇中 4 黑暗條件下放置2 4 h后獲 得提取液 利用U V V I S分光光度計分別測定4 7 0 6 4 9 6 6 5 n m下提取液的吸光值A(chǔ)4 7 0 A6 4 9 A6 6 5 光合色素葉綠素a Ca 葉綠素b Cb 類胡蘿卜素 Cc 和總光合色素含量的計算公式分別為 Ca 1 3 9 5A6 6 5 6 8 8A6 4 9 4 Cb 2 4 9 6A6 4 9 7 3 2A6 6 5 5 Cc 1 0 0 0A4 7 0 2 0 5Ca 1 1 4 8Cb 6 總光合色素含量 光合色素含量 提取液總體 積 葉片面積 7 1 3 5 高光譜數(shù)據(jù)和植被指數(shù) 在暗室環(huán)境中 使用高光譜成像儀 R e s o n o n P i k a L 測定經(jīng)過1 2節(jié)處理0 d和2 d的番茄幼 苗 從而獲得高光譜影像 測定時需單株擺放 避免 葉片遮擋影響試驗結(jié)果 設(shè)置儀器波長范圍為 4 0 0 1 0 0 0 n m 光譜分辨率為2 1 n m 利用高光 譜圖像處理軟件E N V I 使用決策樹分類方法 從高 光譜圖像中提取每個番茄幼苗的區(qū)域 將其與背景 分離 計算只含有番茄幼苗圖像區(qū)域中像素的平均 光譜反射數(shù)據(jù)作為光譜反射數(shù)據(jù) 為排除設(shè)備在起 始和結(jié)束波長處存在噪聲的影響 選取4 1 0 8 5 0 n m范圍內(nèi)的光譜反射率進(jìn)行分析 每個番茄幼苗的光譜反射率用以計算與植物生 理密切相關(guān)的4個植被指數(shù) V I 如表1所示 N D V I用于描述綠色植被的長勢 與植物的生理參數(shù) 如葉面積指數(shù)和生物量呈正相關(guān) 2 1 S I P I對植物葉 片中類胡蘿卜素與葉綠素的比率敏感 其數(shù)值上升表 示類胡蘿卜素含量增加 1 8 C R I和A R I均為色素相 關(guān)的植被指數(shù) 分別對類胡蘿卜素和花青素的含量敏 感 其數(shù)值與其對應(yīng)的色素濃度呈正相關(guān) 2 2 表1 植被指數(shù) T a b l e 1 V e g e t a t i o n i n d e x u s e d i n t h i s s t u d y 名稱 N a m e 縮寫 A b b r e v i a t i o n 公式 F o r m u l a 參考文獻(xiàn) R e f e r e n c e 歸一化植被指數(shù) N o r m a l i z e d d i f f e r e n c e v e g e t a t i o n i n d e x N D V I R8 0 0 n m R6 7 0 n m R8 0 0 n m R6 7 0 n m 1 7 結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù) S t r u c t u r e i n s e n s i t i v e p i g m e n t i n d e x S I P I R8 0 0 n m R4 5 0 n m R8 0 0 n m R6 8 0 n m 1 8 類胡蘿卜素反射指數(shù) C a r o t e n o i d r e f l e c t a n c e i n d e x C R I 1 R5 1 0 n m 1 R5 5 0 n m 1 9 花青素反射指數(shù) A n t h o c y a n i n r e f l e c t a n c e i n d e x A R I 1 R5 0 0 n m 1 R7 0 0 n m 2 0 注 R為特定波長處的光譜反射率值 N o t e R i s t h e s p e c t r a l r e f l e c t a n c e v a l u e a t t h e s p e c i f i c w a v e l e n g t h 8581西 北 植 物 學(xué) 報 4 4卷 1 3 6 生理生化指標(biāo) 取經(jīng)1 2節(jié)處理0 h和4 8 h的番茄幼苗葉片進(jìn) 行生理指標(biāo)測定 采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司 的試劑盒 通過酶標(biāo)儀對樣品中脯氨酸 P r o 可溶 性糖 S S 滲透性物質(zhì)含量和過氧化氫酶 C A T 過 氧化物酶 P O D 超氧化物歧化酶 S O D 等過氧化 物相關(guān)酶活性進(jìn)行檢測 每種檢測重復(fù)3次 檢測方 法均按照說明書操作步驟進(jìn)行 同時 取經(jīng)過1 2 節(jié)處理0 h 4 8 h的番茄幼苗相同部位的葉片作為 樣品 每個處理3個重復(fù)定量測定植物內(nèi)源脫落酸 A B A 含量 激素含量測定由北京百邁客生物科 技有限公司采用液質(zhì)聯(lián)用 L C M S M S 方法 1 3 7 番茄葉片總RNA提取及實時熒光定量 PCR qRT PCR 分析 用杭州博日科技公司的B i o s p i n植物總R N A 提取試劑盒提取 8 0 保存的高溫處理0 1 2 6 1 2 2 4 h后番茄幼苗葉片的總R N A 以總R N A為 模板按照翌圣生物技術(shù)有限公司的H i S c r i p t O n e S t e p R T P C R試劑盒進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄 得到c D N A 產(chǎn)物 以獲得的逆轉(zhuǎn)錄c D N A為模板 eif為內(nèi)參 基因 根據(jù)H i e f f U N I C O N U n i v e r s a l B l u e q P C R S Y B R G r e e n M a s t e r M i x試劑說明書 配制各反應(yīng) 溶液并設(shè)置相關(guān)反應(yīng)程序 將實時熒光定量所得到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計算出相關(guān)基因表達(dá)量 2 CT 2 3 每個反應(yīng)重復(fù)3次 進(jìn)行q R T P C R的各基因引物 設(shè)計如表2所示 1 4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 用E x c e l歸總數(shù)據(jù) 用S P S S 2 7 0軟件 I B M A r m o n k N Y U S A 選擇A N O V A進(jìn)行最小顯著性差異 分析 當(dāng)P 0 0 5時 表明差異顯著 用G r a p h P a d P r i s m 9 4 1 G r a p h P a d S o f t w a r e S a n D i e g o C A U S A 繪制圖形 并用C a n o n相機 E O S M 6 日本 拍攝表型 表2 用于qRT PCR的各基因引物序列信息 T a b l e 2 P r i m e r s e q u e n c e i n f o r m a t i o n o f g e n e s u s e d i n q R T P C R 基因名稱 G e n e n a m e 上游引物 F o r w a r d p r i m e r 5 3 下游引物 R e v e r s e p r i m e r 5 3 基因功能 G e n e f u n c t i o n SleifA T C C T T C A G A G C G G T G T T C A A T C T C A A G A G C C T C T G G T G G內(nèi)參基因R e f e r e n c e g e n e SlAPXG A C A A T T C A T A C T T C A C G G A G C C A T A G T C A G C A A A G A A G G C A T C SlPODT T T A T A G C G C C A C A A A C A G T T C T T T A T A G C G C C A C A A A C A G T T C SlCATC C A T C A A G C G C A T A C G A C A C G C A G A A C A G G C C C T C T A G G T SlMIOX1C G C A A T T G A A A G G T G G G G G A C C G A C C A G A A T T T T C A G T T T G C T 抗氧化相關(guān)基因 A n t i o x i d a n t r e l a t e d g e n e SlHsfA1aT C A A C A A C A G C A G C A G C C A C A T T C A G C C T C T C A A C C T C T T C T T C A A G SlHsfA1bA C T G A C G C A G G C A G G G T A C C A G T T C A G A G T A T C C A C C T G A C SlHSP70G G A T C A A C A C G A A T A C C G G C C A G C C A A G A T A C C A G C C T G A A SlHSP90C A A G G A A G A C C A G T T G G A G T T C A C T G A T T T C C T T C T C A G T T G T C T 熱響應(yīng)基因 H e a t r e s p o n s i v e g e n e SlPYLG C T A C C A C C A G C A A G G A G A G G T C T C C C G T C A A T G A C C T C G SlAREB1G G A G C T A G A A G C A G A A G T C G T T C C T G C A C G C A G T G T A A T C SlSnRK2cC T A A C G C A G G A T G T T T T G T G C A C C A A T A T G G A G T C C T T G G T G T C A T A C A SlNCED1C G C T G A A C C A T G G C C A A A A G T T C C T T G C T G T T G G G G T C T C SlABA3A T G A A C A T C G A A T C G G A G A A A G A G A C C G T A T C G T T T A A G C G C T T A A A T SlCYP707A1T G G C A G T G G T G T A C A T G C T T C C A A T G G G A C T G G G A A T G G T SlCYP707A3C G G G A A T T C T T T C A A G A C T C A C A T A T T G G G A T G C G G G A G C T C T A G C A C C T C T T T A G A T C C T C C C T A B A合成 降解 和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等 相關(guān)基因 A B A s y n t h e s i s d e g r a d a t i o n a n d s i g n a l i n g r e l a t e d g e n e 2 結(jié)果與分析 2 1 外源肌醇對高溫脅迫下番茄幼苗生長狀態(tài)的 影響 對不同溫度下生長2 d的肌醇和水對照處理的 番茄幼苗表型進(jìn)行觀察和比較 在常溫2 5 的環(huán) 境中 噴施水和肌醇的番茄幼苗處理前后均正常生 長 未在表型上出現(xiàn)明顯變化 在4 2 環(huán)境下 水 對照的幼苗呈現(xiàn)明顯萎蔫 皺縮甚至枯死狀態(tài) 肌醇 處理的番茄幼苗葉片僅出現(xiàn)少許變黃 相對含水量 測定結(jié)果 圖1 表明 常溫下不同處理間無顯著性差 異 高溫下肌醇處理組的相對含水量顯著高于水對照 組1 4 6 7 圖1顯示 高溫環(huán)境下2 d后2種處理 的熱損傷指數(shù)均極顯著升高 但肌醇處理組的熱損 傷指數(shù)極顯著低于水對照 組 結(jié)果表明 肌醇能夠 有效提高番茄幼苗的相對含水量 緩解番茄幼苗的 水分蒸發(fā)量 并降低番茄幼苗的熱損傷 提高番茄幼 苗對高溫的耐受性 95811 2期 陳 艷 等 外源肌醇提高番茄幼苗耐高溫脅迫的調(diào)控機制 C W代表2 5 水對照 C I代表2 5 2 0 m m o l L肌醇處理 H W代表4 2 水處理 H I代表4 2 2 0 m m o l L肌醇處理 不同小寫字母表示不同處理之間差異顯著 P 0 0 5 n 3 下同 圖1 2 5 和4 2 處理下噴施水和肌醇番茄幼苗的耐熱性分析 C W r e p r e s e n t s 2 5 w a t e r c o n t r o l C I r e p r e s e n t s 2 5 2 0 m m o l L m y o i n o s i t o l t r e a t m e n t H W r e p r e s e n t s 4 2 w a t e r t r e a t m e n t a n d H I r e p r e s e n t s 4 2 2 0 m m o l L m y o i n o s i t o l t r e a t m e n t V a l u e s f o l l o w e d b y d i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s m e a n s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a t 0 0 5 l e v e l b e t w e e n t r e a t m e n t s P 0 0 5 n 3 T h e s a m e a s b e l o w F i g 1 A n a l y s i s o f h e a t r e s i s t a n c e o f t o m a t o s e e d l i n g s s p r a y e d w i t h w a t e r a n d m y o i n o s i t o l u n d e r 2 5 a n d 4 2 c o n d i t i o n 2 2 外源肌醇對高溫脅迫下番茄幼苗光合系統(tǒng)的 影響 利用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)對各處理組番茄相同 部位的葉片進(jìn)行光合系統(tǒng)的觀察與分析 結(jié)果 圖 2 顯示 常溫處理組無明顯差異 高溫處理2 d后 外施水對照組的葉片明顯受損 而外施肌醇處理組 的葉片與常溫?zé)o明顯差異 相較于常溫處理 高溫處 理2 d肌醇處理和水對照組的Fv Fm均下降 并且 水對照組的Fv Fm顯著低于肌醇處理組的4 2 8 常溫肌醇處理顯著提高番茄幼苗葉片中總?cè)~綠素 Ca和Cc的含量 高溫脅迫后 水對照組中總?cè)~綠素 Ca Cb和Cc含量比高溫前的含量分別下降1 3 1 8 9 1 6 7 2 5 8 肌醇處理組中僅Ca含量下 降5 7 其他均無顯著變化 同時 肌醇處理組的 Ca Cb Cc和總?cè)~綠素含量顯著高于水對照組 增 幅分別為1 6 9 6 2 2 0 1 4 6 4 和9 1 4 上 述結(jié)果表明 肌醇能夠顯著緩解熱脅迫對番茄葉片 光合系統(tǒng) P S 的損傷 增強捕光效率 提高光 合作用 保證其在高溫脅迫下的能量供應(yīng) 增強番茄 幼苗的耐熱性 2 3 外源肌醇對高溫脅迫下番茄幼苗高通量植被 指數(shù)的影響 用高光譜成像系統(tǒng)獲取高溫處理前后番茄幼苗 的高光譜圖像 并對各組高光譜圖像提取的植被指 數(shù) N D V I S I P I C R I和A R I 進(jìn)行統(tǒng)計分析 結(jié)果 圖3 顯示 高溫脅迫導(dǎo)致番茄幼苗N D V I S I P I和 C R I指數(shù)均下降 同時與抗逆性相關(guān)的A R I值升 高 另外在高溫下肌醇處理組N D V I S I P I和C R I 均高于水對照 同時A R I值低于對照組 以上結(jié)果 表明 高溫條件下外源肌醇能改善番茄幼苗的生長 情況 對高溫脅迫下的番茄幼苗起到一定的保護(hù)作 用 增強番茄幼苗對高溫脅迫的抗性 0681西 北 植 物 學(xué) 報 4 4卷 圖2 2 5 和4 2 處理下噴施水和肌醇番茄幼苗的葉綠素?zé)晒鈭D及光合色素含量 F i g 2 C h l o r o p h y l l f l