油菜素内酯在黄瓜铁活化吸收中的作用研究

缺铁造成叶片黄化、生长缓慢、产量降低。为了适应缺铁，植物形成了多种适应性机制。已有的研究结果表明，乙烯和一氧化氮在植物响应和适应缺铁的过程中起重要的的调控作用。油菜素内酯是一类新型植物激素，参与多种植物胁迫响应，但其在矿质营养中作用的研究还未见报道。因此，本项目以黄瓜为材料，将系统研究：油菜素内酯在铁活化、吸收和运输过程中的作用；油菜素内酯和乙烯在铁活化、吸收和运输过程中的作用关系；油菜素内酯和一氧化氮在铁活化、吸收和运输过程中作用关系；乙烯和一氧化氮在铁活化、吸收和运输过程中的作用关系。明确油菜素内酯在铁的活化、吸收和运输过程中的作用；探索油菜素内酯与乙烯和一氧化氮在铁营养过程中的作用关系。从激素角度深入理解缺铁条件下植物的调控机制，阐明信号分子在铁活化、吸收和运输过程中的作用，以期为改善植物的铁营养状况提供理论依据。

铁是植物生长必需的金属元素，但由于铁极易被固定，尤其在石灰性土壤上，植物缺铁现象严重。根据植物对铁活化和吸收机制的不同分为机理I和机理II植物。机理I植物主要指双子叶和非禾本科的单子叶植物，机理II植物主要是禾本科植物。在植物铁的吸收、运输和分配过程中激素类物质起着重要的调控作用。油菜素内酯作为一类新兴激素在调控植物生长发育和抗逆境胁迫过程中起着重要作用，但是有关它和矿质养分相互关系的研究还很少，因此本项目研究了油菜素内酯在铁营养中的作用及其调控机制。研究结果表明，向机理I植物黄瓜外源施加油菜素内酯能够加速缺铁诱导的叶片黄化现象。油菜素内酯抑制了缺铁诱导的三价铁还原酶活性的增加和该基因的表达；油菜素内酯降低了地上部的铁含量，增加了地下部铁含量，抑制了铁从黄瓜根系向地上部的运输和分配过程。除了参与调控机理I植物的铁营养过程，进一步的研究结果表明油菜素内酯在机理II植物水稻的铁营养过程中也发挥着重要的作用。外源施用油菜素内酯显著促进野生型水稻缺铁诱导叶片黄化现象并显著降低了水稻生物量。不论是在供铁还是在缺铁条件下，油菜素内酯显著抑制了野生型地上部铁含量，但显著增加了地下部铁含量。油菜素内酯上调根系中参与水稻铁营养相关基因OsIRT1, OsYSL15, OsNAS1和OsNAS2等的表达，但抑制了地上部OsYSL2，OsNAS1和OsNAS2的表达并降低了铁在韧皮部的运输。和野生型相比，油菜素内酯合成缺失的突变体d2-1在叶绿素含量和生物量方面对缺铁不敏感。和野生型相比，油菜素内酯缺失突变体d2-1耐缺铁能力显著增加，铁含量也显著高于野生型，根中或地上部负责铁吸收、运输和分配的基因表达也显著高于野生型。外源施加油菜素内酯能降低油菜素内酯合成突变体d2-1的抗缺铁能力。综上所诉，作为一种重要的信号物质油菜素内酯参与了机理I 和机理 II植物的铁营养过程，油菜素内酯负调控铁从地下部到地上部的运输和分配。