丛枝菌根提高柑桔抗旱性中过氧化氢的信号作用

丛枝菌根可改善植物的活性氧代谢从而提高抗旱性，但多数集中在抗氧化酶的研究。过氧化氢能够扮演第二信使功能，与植物抗逆性密切相关。本项目以红桔为试材，Glomus mosseae和G. etunicatum为菌种，运用各种染色技术对干旱的根系过氧化氢、过氧化物酶、超氧阴离子自由基、叶片过氧化氢等进行细胞化学定位，，并结合生化分析及非损伤微测技术观察根系过氧化氢的实时流速及运动方向，揭示干旱条件下丛枝菌根对过氧化氢和相关代谢物的定位影响及根系过氧化氢信号传导状况，探讨不同丛枝菌根真菌对柑橘过氧化氢产生的影响，阐明丛枝菌根真菌提高柑桔抗旱性中过氧化氢的作用，为菌根真菌应用于生物节水奠定基础；另一方面，为探明外源过氧化氢对干旱的菌根化红桔行使第二信使功能，基于钙和钙调素及脯氨酸代谢的分析，确定外源过氧化氢可能通过调节脯氨酸代谢和钙调素扮演信使功能，从而增强菌根化柑桔的抗旱性。

过氧化氢(H2O2)作为活性氧的一种，也能扮演第二信使功能，与植物抗性密切相关。本项目研究揭示了：.（1）随着自然干旱胁迫的延长，G. mosseae和G. etunicatum接种的红橘根系菌根侵染率和土壤菌丝长度逐渐下降。原位定位显示，接种处理降低叶片H2O2水平和增强根系POD活性。菌根接种也显著地增加了干旱过程中叶片和根系的SOD和CAT活性，暗示菌根化植株具有较强的抗氧化保护系统，这有利于提高宿主的抗旱性。. （2）根系分生区和伸长区非损伤微测技术揭示，干旱胁迫下接种G. mosseae显著提高了枳根系分生区H2O2外流和Ca2+内流。相关性分析揭示，Ca2+内流与H2O2含量有极显著的负相关关系，与根系H2O2外流有极显著的正相关关系。接种G. mosseae显著降低了正常水分和干旱胁迫的枳叶片和根系的H2O2和O2.－含量，且显著提高了SOD和CAT活性。研究暗示，菌根诱导的低氧化爆发与菌根诱导的更高抗氧化酶活性以及根系更高的H2O2外流和Ca2+内流有关。.（3）非损伤微测技术进一步揭示，干旱胁迫显著降低了菌根化(G. mosseae)和非菌根化枳主根、一级侧根、二级侧根和三级侧根的H2O2外流。相关关系显示，根系H2O2含量与主根、一级侧根、二级侧根分生区的H2O2外流或者净流量显著负相关，表明根系H2O2外流减少是导致干旱植物活性氧爆发的主要原因。除干旱胁迫下二级侧根外，接种G. mosseae显著增加了各级侧根H2O2的外流量。相关性分析表明，根系菌根侵染率与主根、一级和二级侧根的H2O2外流间显著正相关，说明菌根真菌通过促进各级侧根的H2O2外流来降低干旱枳根系H2O2的积累，从而缓解氧化破坏。.（4）ELISA法揭示，正常水分或者干旱胁迫条件下，接种G. mosseae显著增加了枳叶片和根系钙调素（CaM）含量，外源H2O2显著增加了菌根化枳叶片和根系CaM含量，说明菌根真菌和外源H2O2对枳CaM含量的增加具有叠加效应。CaM是细胞内Ca2+最重要的多功能受体蛋白，在干旱胁迫的Ca2+信号途径中发挥重要作用。因此，干旱胁迫下接种菌根真菌可通过增强植株CaM含量来促进植物对干旱信号的传递与响应，提高植株的抗旱性，而外源H2O2能够放大菌根增强植株抗旱性响应。. .已经发表论文14篇（sci收录12篇），培养毕业硕士研究生1人，在读2人。